进化史充满了对立面，无论是捕食者与猎物、宿主与寄生虫，还是雄性与雌性。这些利益冲突为“进化军备竞赛”提供了燃料——适应和反适应的循环，其中一方获得的任何优势都会迅速被另一方的对策所抵消。正如刘易斯·卡罗尔《爱丽丝镜中奇遇记》中的红心皇后对爱丽丝说的：“你必须拼命奔跑，才能留在原地。”
红心皇后的比喻描绘了一幅天敌的画面，它们拥有完美平衡的武器，并陷入了持续的僵局。但这是一种过于简化的观点。一方完全有可能发展出如此显著的优势，以至于它完全超越了另一方，并暂时赢得了竞赛。
犹他州立大学的 Charles Hanifin 在北美西海岸生活的袜带蛇和蝾螈中发现了一个这样的例子。尽管一些蝾螈携带动物使用的最强效毒素之一，但它们仍然成为袜带蛇的猎物，这些蛇已经进化出了极强的抵抗力。在某些地区，蛇的免疫力如此之强，以至于没有一只蝾螈的毒性足以使其不堪重负。
蛇 vs. 蝾螈
来自Taricha属的三种蝾螈用一种名为河豚毒素的剧毒物质来防御自己。它通过堵塞神经和肌肉细胞表面的分子孔隙来起作用，这些孔隙充当钠离子的通道。如果这些离子无法通过，神经细胞就无法兴奋，肌肉也无法收缩。心脏停止跳动，呼吸变得不可能，很快就会死亡。没有解药。
一条蝾螈的皮肤中所含的河豚毒素足以杀死 10-20 个人类，或数千只小鼠。但普通袜带蛇 (Thamnophis sirtalis) 却不会；一些个体已经对河豚毒素免疫，这是通过改变其钠通道的结构，从而使毒素不再阻塞它们。
为了研究蛇与蝾螈之间的军备竞赛，Hanifin 调查了它们在整个共享区域的不同种群，这是一个从不列颠哥伦比亚省到加利福尼亚州南端的 2000 公里长的土地。虽然许多军备竞赛研究只关注一对种群，但这就像在一个拥挤的舞台上只关注两个演员；相反，Hanifin 希望在一个广阔的地理舞台上观察不同升级阶段的种群。
他和两位 Edmund Brodies（Jr 和 III）一起，测量了西海岸 28 个地点蝾螈的河豚毒素含量。他们还通过给当地蛇注射毒药并测量其对它们爬行速度的影响，来测量当地蛇的抵抗力。
正如预期的那样，他们发现了毒性和抗性的巨大差异。一些种群根本没有参与军备竞赛；例如，在不列颠哥伦比亚省，不具抵抗力的蛇与无毒的蝾螈共存。随着蝾螈变得更具毒性，蛇变得更具抵抗力，冲突不断升级，直到毒性和抗性都成千上万倍地放大。
总的来说，最具抵抗力的蛇生活在毒性最强的蝾螈旁边。但 Hanifin 也发现，动物的能力常常不匹配，而且在每一种情况下，都是蛇占了上风。在他们抽样的地点中，有三分之一的蛇，即使是抵抗力最弱的蛇，也完全能够吃掉毒性最强的蝾螈。吞下一口最致命的动物毒素几乎没有减缓它们的速度。
在这些地区，蛇已经摆脱了进化军备竞赛的循环性质。它们的优势如此之大，以至于没有任何蝾螈毒素是它们无法处理的，因此，它们没有动力变得更加有抵抗力。
基因上的优势
蝾螈从未获得压倒性优势似乎令人惊讶。毕竟，你可能会认为它们会面临更大的压力来发展更好的防御措施，因为它们会失去生命，而蛇只是冒着失去晚餐的风险。
但蛇具有基因优势。它们能够抵抗河豚毒素影响的能力取决于其钠通道的结构，而这些结构又由少数基因控制。结果是，只需要很少的简单基因变化就可以将易感蛇变成有抵抗力的蛇，而这些变化可以在种群中迅速传播。
在至少一个极具抵抗力的蛇群中，改变的钠通道与基本模型相比，在其整个长度上仅有一个氨基酸不同。其效果就像通过改变一根砖的位置来使堡垒变得无懈可击。
蝾螈进化出更强效毒素要复杂得多。一些科学家认为，各种拥有河豚毒素的动物可能是从环境来源积累的，而不是自己制造的，这会限制个体能够积累的量。
河豚毒素也极其强大，以至于蝾螈本身对它并不免疫。它们安全地将化学物质储存在皮肤中，但它们不可能储存足够的毒素来压倒最具抵抗力蛇的防御。
接下来会发生什么尚不清楚，但尽管竞赛已暂时暂停，但尚未结束。虽然蛇可以从持续的创新中喘息一下，但蝾螈仍然身处其中，并面临着开发更致命防御措施的巨大压力，如果它们能做到的话。
或者，蛇甚至可能发现变得不那么有抵抗力是有益的。它们改变的钠通道为其他捕食者无法获得的蝾螈打开了一个专属菜单，但它们也付出了代价。蛇的神经和肌肉变化使它们的移动速度变慢，Hanifin 推测，如果这种缺点足够显著，蛇可能会开始失去抵抗力。这种军备竞赛的降级可能会使它们回到可以再次被蝾螈毒害的水平，竞赛又会重新开始。
图片按顺序由 Edmund Brodie III、Ivan Tortuga 和 Eugene van der Pijll 提供。
参考文献 Hanifin, C.T., Brodie, E.D., Brodie, E.D. (2008). Phenotypic Mismatches Reveal Escape from Arms-Race Coevolution. PLoS Biology, 6(3), e60. DOI: 10.1371/journal.pbio.0060060
如果您有兴趣，可以查看经典网站上另外两篇展示进化军备竞赛的文章——蚂蚁与蓝纹蛱蝶之间的竞赛，以及水蚤与寄生虫之间的竞赛。
