科学家将生物毒素的研究称为毒理学。从炭疽等细菌毒素到最致命的蛇毒，毒理学研究了动物、植物、真菌和细菌之间的化学战。在我的毒理学101系列中，我解释并探索了毒素科学的基本原理，以揭示我们星球上最臭名昭著的生物化学家所创造的非凡、往往不为人知且令人不安的世界。
作为一名毒液科学家，我经常被问到的问题之一（以至于我为我的书《毒液》专门写了一整章）是“最致命的有毒动物是什么？”这个问题看似简单，但与自然界中的任何事物一样，定义致命性是复杂的。要回答这个问题，你必须清楚你真正想问的是什么。问题的潜台词是“哪种动物最有可能杀死我？”还是“我最应该害怕遇到哪种动物？”或者更简单地说，“哪种动物产生最有效的毒素，因为我是一个生物化学迷，我只是好奇？”每个问题都有不同的答案，而且即使如此，情况也很复杂。魔镜啊魔镜，哪种毒素最致命？假设你真的只想从生物化学的角度了解哪种物种产生最致命的毒素。你不在乎计算你个人死亡的风险，你只是想知道哪种毒素的杀伤力最强。如果你有一个装有1克由活生物体产生的最有效毒素的瓶子，那会是哪种毒素？毒理学家最常用的效力衡量标准是半数致死剂量，简称LD50。这是每体重剂量，可杀死接受该剂量的一组动物的50%。这个值可以在实验室中计算出来，因此理论上可以对不同毒素和有毒混合物的致命性进行标准化比较。但当然，在实践中，即使这比听起来要复杂得多。首先，大多数有毒物种的LD50值尚未计算出来。但即使是那些已经计算出来的，也会因几个因素而显著不同。第一个是毒素的给药方式，因为毒素在施用于身体的不同部位时，作用可能非常不同。科学家可以给实验动物喂食毒素（口服），或者他们可以将毒素注射到动物体内。当他们进行后者时，他们可以将其注射到皮肤下方（皮下），更深地注射到身体组织中（腹腔内），或直接注射到血液中（静脉内）。每种给药途径可能具有不同的LD50值。
尾静脉注射是小鼠静脉注射最常用的方法之一。图片来源：Armin Kübelbeck/Wikimedia Commons 为了证明这一点，我们来看一个相对较新的案例研究。早在2015年，科学家宣布发现了第一种有毒青蛙。他们透露，这两种青蛙物种拥有强效毒素，这些毒素通过动物骨骼的骨质突起刺入潜在的捕食者体内。描述这一发现的新闻文章通常包含对青蛙致命性的令人印象深刻的描述。《每日邮报》的头条宣称：“热带两栖动物伸出骨质棘刺，释放能杀死80人的毒素。”《新科学家》声称：“世界上第一只毒蛙具有死亡之吻。”或者，根据美国全国广播公司新闻的报道，“已知的第一批毒蛙可能通过头撞杀死你。”所有这些耸人听闻的标题都来源于青蛙毒液的LD50。这两种物种被发现拥有相当强效的毒素。其中两种毒蛙中较致命的Aparasphenodon brunoi，其头部毒液的腹腔注射LD50为每只小鼠3.12微克。由于该剂量是针对体重在18至20克之间的小鼠，我们可以计算出A. brunoi头部毒液的标准化每受害者体重LD50为0.16至0.24毫克/千克。毒性较小的物种Corythomantis greeningi的LD50范围为2.5至2.9毫克/千克。如果将该剂量按平均人类体重进行放大，这意味着1克A. brunoi最强效的毒液理论上可以杀死80人——因此媒体报道中使用了可怕的措辞。
这两种毒蛙及其多刺的毒性骨骼突起。图1，摘自 Jared 等人，2015年。但是有一个问题。这篇论文描述了这些动物骨骼上长有微小的骨质尖刺来传递毒液，每个尖刺都不到几毫米长。这意味着这些青蛙的毒液根本不可能像LD50测试那样被深层地注射到体内，即腹腔内。相反，最好的情况是，毒液只会注射到皮肤外层下方，即皮下。这篇论文没有计算皮下LD50，但它确实进行了另一项实验，为我们提供了皮下LD50可能是什么的线索。为了研究毒液是否引起肿胀（医生称之为水肿），研究人员将不同剂量的毒液注射到小鼠的肉掌中（皮下），并监测该区域三天。对于最有效的毒液，这些剂量范围从0.125到32微克。请记住，当他们腹腔注射时，杀死一半小鼠的剂量是3.12微克。由于皮下注射的小鼠都没有死亡，我们可以得出结论，这种毒液的皮下LD50比腹腔LD50的效力低十倍以上。我们还可以得出结论，鉴于如此大的皮下LD50（>1.8毫克/千克，或单个人体内大约150毫克毒素），这些小青蛙几乎不可能杀死人类，即使多次头撞。小鼠与人类即使这些青蛙能通过头撞传递超过150毫克的毒素（这很多——与眼镜王蛇单次咬伤传递的毒液量相当！），在决定哪种毒素最有效方面，还有另一个问题：人类不是小鼠。几乎所有LD50都是在小鼠或大鼠身上计算的，因为它们易于繁殖和饲养，而且体型足够小（按体重计算），不需要大量毒素即可进行致死性实验。尽管如此，仍有许多例外；LD50实验已在从蟑螂到猫的各种生物身上进行过。事实是，你不能简单地假设对一个物种致命的剂量对另一个物种，或者也许最重要的是，对我们人类也同样致命。不同物种对毒素的处理方式不同，这是宠物主人在家里储备泰诺时需要记住的重要一点。
对孕妇来说很好，对猫来说是致命的。图片来源：Austin Kirk 止痛药泰诺的活性成分对乙酰氨基酚，被认为是人类服用最安全的药物之一。它被认为是如此安全，以至于它是孕妇首选的止痛药。但在狗和猫身上，即使少量也可能致命。我的大瓶超强效、速释对乙酰氨基酚说明书上说，我作为成年人，每六小时可以服用两片500毫克的药片，剂量约为12.5毫克/千克。急性毒性不太可能发生，除非我摄入约15片药片，剂量为93.75毫克/千克（你可以假设致死剂量甚至更高）。然而，在狗和猫身上，急性毒性发生在更低的量；狗为75毫克/千克，而猫只有10毫克/千克，远低于建议的人类剂量。致死剂量在狗身上可能低至500毫克/千克，在猫身上可能低至50毫克/千克。同时，在大鼠、兔子和豚鼠身上的LD50超过2000毫克/千克。物种特异性效应在各种毒素中都可见到，所以如果你问最致命的毒液或毒药是什么，那么用于进行LD50研究的动物种类很重要。我们可以比较在相同生物身上进行的研究，但这并不能告诉我们对我们最关心的物种——人类——最致命的毒素是什么。由于我们不进行人体LD50测试（出于明显的伦理原因），我们实际上不知道对人类来说最致命的毒素是什么，无论是静脉注射、皮下注射还是其他任何方式。（我们可以做出有根据的猜测，但最终，我们不是100%确定，这就是为什么FDA和EPA等机构在计算化学品“安全”剂量时会建立广泛的误差范围——通常至少比在动物身上观察到任何类型损害的最低剂量低十倍。）但我认为，即使我们根据特定的给药途径对特定动物物种判断“最致命”，这个称号仍然毫无意义。仅仅因为这些青蛙拥有能在实验室中杀死小鼠的毒素，并不意味着如果我们与其中一只被锁在同一个房间里，甚至徒手抓住它，我们就应该感到恐慌。根据我的估计，每只动物拥有的毒素量，需要数百次两栖动物的头撞才能接近对一个人致命的剂量——可能更像是数千次。如果你不幸遇到它们的毒性武器，有很多物种更有可能杀死你。拿生命赌博也许衡量致命性的一个更好的方法是所谓的死亡率或病死率：毒素暴露后死亡的可能性。或者，更简单地说：如果我面前的生物咬我或蜇我，我的胜算如何？很明显，按照这种衡量标准，我在上一节中讨论的青蛙是无害的。其他有毒动物则不然。作为一个群体，毒蛇可能是人们最害怕的，其中一些恐惧是有充分理由的：未经治疗，许多物种的叮咬死亡率在60%到100%之间。然而，自从抗蛇毒血清问世以来，这些比率在许多地区急剧下降。例如，在澳大利亚，尽管该国以拥有世界上一些“最致命”的蛇（按LD50衡量）而闻名，但每年有超过1000人被蛇咬伤，只有约0.001%的人死亡，这要归功于有效和及时的医疗护理。当然，世界上有些地方这些资源更难获得，医疗政策、文化习俗以及缺乏快速获得负担得起护理的途径使蛇咬伤更加危险。有些物种仍然有很高的致死率，这要么是因为它们的毒液的性质，要么是因为它们注射的毒液量。所以，你是否应该担心蛇咬伤，真的取决于你所在的地方以及你手头可用的资源。
根据 Kasturiratne 等人 2008 年的数据，显示全球蛇毒中毒人数的地图——其中只有一部分是致命的。除了蛇之外，还有其他动物的咬伤和蜇伤是危及生命的紧急情况。地理锥螺 (Conus geographus) 的估计致死率为 70%，这反映了其麻痹性毒液的速度：蜗牛蜇伤导致的死亡往往在几分钟内发生。蓝环章鱼的咬伤 (Hapalochlaena spp.) 也可能由于其毒液中含有河豚毒素而导致无法治愈、危及生命的麻痹。但大多数有毒物种，无论是海洋生物、蜘蛛、蝎子还是蛇，实际上致死率都相当低——通常低于 1%（尽管 1% 的死亡机会仍然足够高，值得立即就医！）。如果你真的想谈论毒素暴露造成的最高致死率，许多有毒物种会使它们的有毒同类显得完全良性。如果不去除器官（河豚毒素）就吃河豚，吃错“魔幻”蘑菇（鹅膏毒素），或者只是不当消毒的罐头食品（肉毒杆菌毒素），你的生存几率可能会微乎其微。话虽如此，由于接触毒药通常需要受害者（或潜在刺客）付出一些努力，即使地球上最致命的有毒生物也很少能像那些不那么致命的有毒生物那样引起恐惧。
直接投注赢取35赔1，但您更有可能在专栏或打码投注中得分。图片来源：维基媒体共享资源 但是，用死亡率来衡量致命性存在一个明显的问题：虽然一旦接触毒素，死亡的可能性可能很高，但遇到许多致命物种毒素的可能性却微乎其微。普通人一生中在眼镜王蛇或地理锥螺十英尺范围内度过任何时间，更不用说体验它们的毒液了，这种可能性微乎其微。因此，将这些物种与其他有毒物种相比称为“最致命”有点像在轮盘赌中说要赢钱，你总是应该下直接投注而不是打码或专栏投注。当然，直接投注如果球落在你的数字上，你会赢得大奖，但这种事件发生的可能性远低于球落在打码或专栏投注中12个数字中的任何一个的可能性。多数字投注每次击中的赔率较低，但击中的可能性要大得多。数字游戏从统计学上讲，地球上最致命的有毒动物的称号应该归于每年导致死亡人数最多的动物，因为你被这种动物杀死的可能性在数字上是最大的。如果动物A每年在全球杀死十个人，而动物B杀死1000万人，那么普通人被动物B杀死的可能性要大得多。句号。我们可以按国家或地区细分这些数字；毕竟，你无需害怕生活在你所居住地没有的动物。如果这样做，那么像美国、澳大利亚和欧洲这样的地方基本上无需害怕蛇，因为它们每年只杀死少数人。更致命的是蜜蜂、蚂蚁和黄蜂——膜翅目昆虫——它们的毒液每年在这些地区杀死数十人，原因是对其过敏反应。但还有更致命的杀手，除了南极洲以外的每个大洲都有，它们的有毒叮咬每年造成的死亡人数超过任何其他动物：蚊子。
一只雌性库蚊（Culex quinquefasciatus），传播西尼罗河病毒的蚊子种类之一。图片来源：CDC/James Gathany 如果我们谈论数字，那么蚊子叮咬——由于它们传播的致命病原体——每年导致约75万到100万人死亡（是的，蚊子是有毒的——而且它们的毒液蛋白质甚至可能促进疾病传播！）。即使在美国，疟疾和黄热病等最大的媒介传播威胁已被有效根除，数十到数百人死于其他蚊媒疾病，如西尼罗河病毒，这使得蚊子造成的死亡人数超过了蜘蛛、蛇、蝎子、蜜蜂和黄蜂的总和。在世界其他地方，即使蛇咬伤造成毁灭性损失，蚊子叮咬造成的死亡人数也超过了所有其他有毒群体。例如，在非洲，蛇咬伤每年可能导致惊人的3万到4万人死亡。但这个数字与每年约40万人死于蚊媒疟疾相比显得苍白无力——而疟疾只是非洲人必须担心的蚊子携带疾病之一。那么它是最致命的、最致命的还是最致命的？好了，这就是评估致命性的三种主要方法，以及主导它们的有毒物种或群体。有毒物种可能因剂量致命，如果暴露则致命，和/或在我们日常生活中致命。所以下次当你想知道最致命的植物或动物是什么时，问问你自己你真正想知道什么。学术上确定哪些毒素对我们身体有强效作用，与评估你个人风险是截然不同的。请放心，总的来说，你只需一件事就可以保护自己免受日常生活中最可能杀死你的有毒生物的侵害：驱蚊剂。
