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生物毒素:自然界的毒药
生物毒素是来自生物体的有害物质。
它们可以有多种形式,从蛇或蜘蛛的毒液到某些类型的藻类或微生物产生的神经毒素。
在上面的信息图中,我们查看了自然界中一些常见的生物毒素,并根据它们对平均体重 70 公斤(154 磅)的人的致命程度进行了排名。
按毒性等级对生物毒素进行排名
毒理学的一个基本概念是“只有剂量才能产生毒药”。日常使用的无害物质,如水,如果摄入的浓度足够大,就有可能致命。测量致死剂量非常困难。
首先,生物是复杂的:大小、饮食、生物化学和遗传学等因素因物种而异。这使得很难以通用的方式限定毒性。
其次,年龄或性别等个人因素也会影响物质的致命程度。这就是为什么儿童的药物剂量与成人不同。
第三,毒药进入体内的方式(口服、静脉注射、皮肤注射等)也会影响其致命性。
因此,根据所研究的物质或生物体的不同,有多种方法可以测量毒性并对其进行排序。半数致死剂量 (LD50) 是衡量毒性的一种常用方法。 LD50 是杀死 50% 试验动物种群的物质剂量。通常报告为每单位体重的物质质量(mg/kg 或 g/kg)。在上图中,我们整理了自然界中发现的一些精选生物毒素的 LD50 数据,并以对数 LD50 值的比例呈现它们。
令人惊讶的是某些毒素的威力有多大。
关于生物毒素的点点滴滴
虽然人们会认为人类不惜一切代价避免生物毒素,但现实情况要复杂得多。以下是关于自然界中存在的生物毒素的一些有趣事实,以及我们与产生这些生物毒素的生物之间的不寻常关系:
1. 真菌和霉菌产生称为霉菌毒素的毒物
霉菌毒素是一个全球性问题。它们影响许多国家的作物,并可能给农民和粮食生产者造成重大经济损失。
2. 植物毒素可以保护植物……并攻击癌症
植物使用植物毒素来保护其他生物,例如人类。例如,漆酚是毒藤、毒橡树和漆树叶子中的主要有毒成分。但是太平洋紫杉树产生的紫杉醇在化疗中很有价值。
3.火蝾螈毒素是斯洛文尼亚威士忌的一种成分
虽然没有广泛使用,但斯洛文尼亚的一些威士忌制造商使用火蝾螈中的橘子来制造迷幻酒。
4. 岩礁鱼内脏中存在雪卡毒素
生活在珊瑚鱼消化道中的非常独特的细菌种类会产生雪卡毒素。当寄主鱼被吃掉时,它们会将这种毒素传播给其他生物。
5. 河豚是致命的,但也很美味
河豚含有河豚毒素,这是一种存在于卵巢、肝脏和皮肤中的强效神经毒素,称为河豚毒素。尽管在世界上许多国家都是美味佳肴,但由于它具有杀死人的能力,因此有很多严格的规定。例如在日本,只有获得特别许可的厨师才能制作河豚供食用。
6. Batrachotoxin 接触致命
一些箭毒蛙的皮肤会分泌一种叫做毒蛙毒素的致命物质。它的威力如此之大,只要接触毒药就可能致命。几个世纪以来,中美洲和南美洲的原住民一直使用蛙毒素来毒害狩猎武器的尖端。
7. 保妥适含有已知最致命的生物毒素
商业肉毒杆菌素使用极少量的来自肉毒杆菌的微生物的生物毒素。它使肌肉麻痹,防止收缩(即起皱)。它是地球上已知最致命的生物毒素。一克肉毒杆菌毒素可以杀死多达一百万人。
测量和报告生物毒性的注意事项
虽然我们使用 LD50 数据对生物毒性进行排名,但这并不是一门精确的科学。还有改进的余地。
首先,人类没有 LD50 数据。这意味着必须转换来自其他生物体的数据才能适用于人类。科学界对这有多准确有很多争论。
人们也越来越努力转向对动物无害的毒性测量新方法。包括英国在内的几个国家已采取措施禁止口服 LD50,经济合作与发展组织 (OECD) 于 2001 年取消了对口服测试的要求。
现在,正在研究评估毒性的新方法,例如基于细胞的筛选方法。
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