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有毒的科莫多巨蜥用伤口和毒液策略杀死猎物

了解科莫多龙毒液的致命真相及其在狩猎中的作用,揭示其复杂的组合武器杀伤系统。

作者:Ed Yong
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长期以来,人们一直认为世界上最大的蜥蜴——科莫多龙,是通过“脏嘴”杀死猎物的。其牙齿中夹杂着腐烂的肉屑,滋生着大量细菌,当科莫多龙咬住动物时,这些微生物就会涌入伤口,最终导致败血症。

但这一理论在 2005 年受到了挑战,当时墨尔本大学的 Bryan Fry 发现 它的一个近亲——监视蜥蜴,口中有毒腺。这一发现让 Fry 怀疑科莫多龙也毒害猎物,他最近在一篇引人注目的论文中证实了这一点,该论文详细介绍了科莫多龙的“复杂的组合武器杀伤系统”。

通过对虚拟龙骨进行数字碰撞测试,Fry 表明,对于它这个体型的捕食者来说,其咬合力相对较弱——它更适合抵抗强大的拉力。这是一种通过“抓取和撕裂”的风格造成巨大创伤的猎手,特点是轻咬并剧烈撕扯。

这些伤口为科莫多龙注射毒液提供了大片开放区域,Fry 毫无疑问地证明了科莫多龙会毒害猎物。通过将一只濒死科莫多龙的头部放入 MRI 扫描仪中,他成功分离出了毒腺,结果发现其结构比任何其他蛇或蜥蜴都要复杂。他甚至分析了一份毒液样本,其中含有大量能阻止血液凝固并诱发休克的毒素。

更妙的是,Fry 推断,科莫多龙已灭绝的近亲 Varanus prisca,可能也有毒腺。该物种又称Megalania,比科莫多龙大三倍,(据我们所知)是已知的最大的有毒动物。

Fry 使用 CT 扫描仪创建了科莫多龙头骨的三维模型,并使用一种称为 有限元分析 的技术评估了其特性。工程师使用这种方法来测试汽车的碰撞性能;Fry 则用它来比较科莫多龙的头骨与另一种巨型爬行动物——湾鳄的头骨。在这两者之间,科莫多龙的咬合力要弱得多,其颌骨施加的力仅为 39N,而湾鳄的咬合力为 252N。如果科莫多龙以如此大的力量咬合,它的头骨就会骨折。

科莫多龙的头骨在应对扭转或摇晃运动时表现也并不好——这种动物无法长时间咬住并 удерживать 猎物。然而,Fry 发现其头骨对拉力具有很强的抵抗力,而这正是其攻击方式的关键。观察这些动物的生物学家注意到,当它们咬住猎物时,常常会用强壮的颈部肌肉将头部向后猛拉。它们的头骨承受了主要的冲击,锋利的锯齿状牙齿会在猎物身上造成可观的伤口。

其他使用有限元分析的研究发现,像 剑齿虎大白鲨 这样的著名捕食者也会做类似的事情。就其体型而言,它们的咬合力相对较弱,但它们通过强壮的颈部肌肉和非常锋利的牙齿来弥补。在所有这些情况下,猎物都会失血,但被科莫多龙咬伤的猎物还会遭受另一种武器的伤害——毒液。

Fry 使用医用 MRI 扫描仪分析了一只死亡科莫多龙的头部,发现其下颚有两条长长的毒腺。它们是所有爬行动物中结构最复杂的毒腺。每条毒腺由六个隔室组成,导管从每个隔室通向牙齿间的开口。其他有毒蜥蜴,如吉拉毒蜥,会将毒液沿着牙齿的凹槽输送,但科莫多龙没有这些——它只是将毒液直接滴入造成的伤口中。

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毒液本身包含 600 多种毒素,其化学武器库可与许多蛇相媲美。其中许多毒素是已知的,它们极大地加剧了科莫多龙咬伤造成的失血。它们会导致血管渗漏引起内出血,阻止血液凝结,并引起肌肉收缩和麻痹。Fry 计算出,一只成年科莫多龙只需 4 毫克的毒蛋白,就能让一只 40 公斤的鹿因血压骤降而进入中毒性休克。一个完整的毒腺可携带至少八倍的这个量。

如果科莫多龙有毒液,你就可以肯定它会使用它。毒液的生产成本非常高,一旦变得过时,自然选择就会迅速淘汰它。这种情况发生在其他爬行动物身上——那些已发展出其他进食方式(如缠绕或食卵)的毒性家族成员很快就失去了它们的毒液系统。毒腺萎缩,毒牙变小,产生毒蛋白的基因积累了致病突变。而科莫多龙则拥有强壮的、充满毒液的毒腺。

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这些结果并没有否定唾液细菌的说法,但 Fry 对此并不在意。首先,他说自科莫多龙在 1912 年首次被西方科学家“发现”以来,没有人真正记录过科莫多龙受害者因败血症而死亡的案例。虽然在科莫多龙的口中 分离出 了危险细菌,但并未在所有个体中始终鉴定出一种单一的物种。这种可变性使得科莫多龙不太可能依靠有毒细菌的存在作为其进化成功的可靠策略。

一项研究表明,一种名为Pasteurella multocida的细菌对唾液的杀伤力贡献很大,但研究人员在他们观察的所有科莫多龙中都没有发现这种致命的细菌。P.multocida 在爬行动物中很少见,但在哺乳动物中很常见,尤其是那些生病或年老的哺乳动物——这恰恰是科莫多龙喜欢捕杀的目标群体。因此,Fry 认为,从科莫多龙口中分离出的细菌实际上来自它们捕食的动物。对他来说,科莫多龙的受害者不是死于细菌败血症,而是死于严重的、流血的伤口,这些伤口因巨蜥毒液的毒性作用而加剧。

该物种已灭绝的、体型更大的近亲 V.priscaMegalania,可能也做了同样的事情。这种巨型蜥蜴也有强壮的头骨,但颌骨相对纤细。它与科莫多龙和监视蜥蜴关系非常密切,而这两种蜥蜴都有毒液。Fry 曾展示过,产生毒液的能力在蛇和如鬣蜥、监视蜥蜴等蜥蜴类群的共同祖先中进化过一次。有充分的理由认为 V.prisca 也使用了毒液,这将使其成为有史以来最大的有毒动物。

了解更多关于有毒动物的信息,以及一些非常精彩的故事,请务必查看 Bryan Fry 的博客 Sex, Drugs and Rockin' Venom: Confessions of an Extreme Scientist

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参考资料:Fry, B., Wroe, S., Teeuwisse, W., van Osch, M., Moreno, K., Ingle, J., McHenry, C., Ferrara, T., Clausen, P., Scheib, H., Winter, K., Greisman, L., Roelants, K., van der Weerd, L., Clemente, C., Giannakis, E., Hodgson, W., Luz, S., Martelli, P., Krishnasamy, K., Kochva, E., Kwok, H., Scanlon, D., Karas, J., Citron, D., Goldstein, E., Mcnaughtan, J., & Norman, J. (2009). A central role for venom in predation by Varanus komodoensis (Komodo Dragon) and the extinct giant Varanus (Megalania) priscus Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.0810883106;科莫多龙照片由 Chris Kegelman 拍摄;头骨图像来自论文。

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