Chapter 1
生理學大師

Masters
of
Physiology

如果你打算數一數這顆星球上最不可思議的動物，那么最先出現在你腦海里的很可能是鴨嘴獸。鴨嘴獸如此特別，就連偉大的博物學家喬治·肖（George Shaw，他于1799年首次以科學的方式描述了這種動物）也很難相信它竟然是真實存在的。“一定程度的懷疑主義不僅可以原諒，而且值得贊賞。”他在自己的著作《博物學家文集》（Naturalist's Miscellany）第十卷中寫道：“我或許應該承認，我幾乎不敢相信自己的眼睛。”2 我十分理解他的感受。當我坐在位于澳大利亞墨爾本的龍柏考拉保護區（Lone Pine Koala Sanctuary）里，直愣愣地望著那頭巨大的雄性鴨嘴獸時，我完全不敢相信眼前的生物是真實的。盡管它就在我眼前，我仍覺得它像個精巧絕倫的木偶、吉姆·亨森（Jim Henson）[1] 的杰作。

麗貝卡·貝恩（Rebecca Bain，大家都叫她“小貝”）是龍柏考拉保護區的哺乳動物飼養組組長，保護區里的兩頭雄性鴨嘴獸都歸她的團隊照顧。小貝好心地把我放進了動物生活區，這極大地滿足了我對這種動物的好奇心。小貝費勁地把年紀較大的那頭雄性鴨嘴獸從窩里弄了出來，看著它海貍似的尾巴、鴨子一樣的喙，還有水獺似的腳，我驚訝不已。不過，盡管鴨嘴獸的外貌如此獨特，但它還擁有另一種更奇異的特性，正是這種特性吸引我來到澳大利亞，親眼看看這種奇妙動物的風采。面對雄性鴨嘴獸，請務必小心：在目前已知的5416種3 哺乳動物中，只有它長著毒刺，為了爭奪配偶，雄性鴨嘴獸會用腳踝上的毒刺攻擊對手。

目前我們已經發現了12種有毒的哺乳動物，但除了鴨嘴獸，其他有毒哺乳動物都是通過咬的方式釋放毒素。這12種毒物包括四種鼩鼱（shrew）、三種吸血蝠、兩種溝齒鼩（solenodon，這種穴居哺乳動物口鼻部很長，類似嚙齒動物）、一種鼴鼠、蜂猴和鴨嘴獸。有證據表明，蜂猴實際上可以細分成四個物種，那么這個名單里的動物數量將增加到15種，然而即便如此，有毒哺乳動物加起來也不超過3只手的手指數量。

在動物世系譜中，有毒動物主要出現在刺胞動物門（Cnidaria）、棘皮動物門（Echinodermata）、環節動物門（Anne-lida）、節肢動物門（Arthropoda）、軟體動物門（Mollusca）和脊索動物門（Chordata）中——人類就屬于最后這個門。與其他綱目的動物相比，哺乳動物里的有毒成員寥若晨星。比如說，水母、海葵和珊瑚所在的刺胞動物門里，幾乎所有物種（超過9000種）都有毒；要說哪個門的有毒物種數量最多，那無疑是節肢動物門，它的成員包括蜘蛛、蜜蜂和胡蜂、蜈蚣、蝎子；蝸牛、蠕蟲、海膽等動物都可能有毒，更別說脊索動物門里其他有毒的脊椎動物，例如有毒的魚、蛙、蛇和蜥蜴等。

從生物學角度來看，要說某種動物“有毒”（venomous），必須滿足一系列明確的定義。很多物種屬于“帶毒”（toxic）：它們身上的某些物質（毒質）只需極小的劑量就能造成嚴重的傷害。人們常常覺得“帶毒”、“毒性”（poisonous）、“有毒”幾個詞聽起來差不多，但現代科學家對它們做了嚴格的區分。毒性物種和有毒物種都會制造毒質，或將毒質儲存在自身的組織中。你或許聽說過，“任何東西在一定劑量下都有毒”，但這句話其實并不準確。某些物質在足夠大的劑量下可能會“帶毒”，但如果這種物質需要很多才能致命，那我們就不能說它是毒質（toxin）。當然，你可以一直喝可樂喝到死，但汽水并不是毒質，因為它需要達到極大的劑量才能產生毒性（你得一次性灌下去很多升）。從另一個角度來說，炭疽桿菌（anthrax bacterium）的分泌物是一種毒質，因為它只需要一點點就能致命。

我們可以根據毒質進入受害者體內的方式來對這些物種做更細致的分類。任何可通過食用、吸入或吸收的方式造成傷害的毒質都可被視作毒藥。不過箭毒蛙（dart frogs）或四齒鲀（pufferfish）之類的毒性物種必須等待其他生物犯錯才有機會釋放毒質。有的科學家或許會爭辯說，除了毒性生物和有毒生物，還有第三種含有毒質的動物——帶毒動物。4 這些動物的確身藏毒藥，但它們更有耐心，只在特定的情況下才會動用這種武器。比如說，噴毒海蟾蜍（poison-squirting cane toad）和射毒眼鏡蛇（spitting cobras）只有在受到驚擾、不愿被觸碰或被咬的時候才會像其他毒性動物一樣釋放毒質。

要獲得“有毒”的頭銜，動物不僅需要攜帶毒質，還必須有專門的手段將這些危險的“貨物”送入其他動物體內——它必須主動發揮自己的毒性。蛇長著毒牙，蓑鲉擁有毒硬棘，水母有刺細胞，雄性鴨嘴獸也有刺。

你很容易就能發現鴨嘴獸的毒刺。小貝絮絮叨叨地說著鴨嘴獸和它們在龍柏考拉保護區的生活時，我一直盯著它后腿上那塊類似牙齒的黃色凸起。鴨嘴獸的毒刺長約2.5厘米，比我想象中的大得多。毫無疑問，就算這根巨刺沒毒，被它扎一下也夠疼的。伸手湊近毒刺拍特寫照片的時候，想到要是被它扎了該有多疼，我情不自禁地打了個冷戰。

鴨嘴獸的毒刺
（?Christie Wilcox）

鴨嘴獸的毒性很強。他們告訴我，被這種動物刺一下將是一種改變人生的體驗，就像那些足以塑造人格的重大創傷事件一樣。鴨嘴獸毒素帶來的疼痛將折磨你好幾個小時，甚至幾天。根據一份有記錄的案例，一位上過戰場的57歲老兵在外出打獵時發現了一只疑似受傷或生病的鴨嘴獸，出于對這個小家伙兒的關心，他試圖把它抱起來，結果右手就挨了一下。因為這份善心，他住了整整6天院，經歷了極大的痛苦。剛剛接受治療的半個小時里，醫生給他用了整整30毫克嗎啡（嗎啡用于止痛的劑量通常是每小時1毫克），但卻幾乎無效。5 這位老兵表示，被鴨嘴獸螫比在戰場上中彈疼得多。直到醫生用一種神經阻滯劑麻痹了他右手的所有知覺，他才終于感到了解脫。

更奇妙的是，鴨嘴獸釋放的毒素和它那些哺乳動物“親屬”完全不同。就像鴨嘴獸四不像的外表一樣，這種動物的毒素也像是從其他動物身上隨便偷來的各種蛋白質組成的。鴨嘴獸的毒腺內一共表達了83種6 不同的毒質基因，其中某些基因制造出的蛋白質仿佛來自蜘蛛、海星、海葵、蛇、魚或者蜥蜴，就像有人從各種各樣的有毒生物身上剪下了這些基因，又把它們貼到了鴨嘴獸的基因組里一樣。鴨嘴獸的存在就是一份活生生的證據，它的外表和內在都讓我們看到了趨同演化的強大力量，相似的選擇壓力竟能在截然不同的動物世系中造成如此驚人相似的結果。鴨嘴獸的獨特之處還不止于此，據我們所知，它是唯一一種主要將毒素用于雄性同類競爭——而非覓食或自衛——的動物。

把這只鴨嘴獸放回窩里之前，小貝讓它釋放了一次怒火。她將一條毛巾掛在鴨嘴獸身后，雄獸迅速而愉快地用后腿抓住那條毛巾，開始使勁翻滾。它向毛巾注射毒液的那份勁頭兒著實讓人又敬又怕。我不禁默默感謝這只奇形怪狀的動物大度地容忍了我的出現，雖然它也不是那么情愿。我敢打賭，它心里一定覺得自己蹂躪的不是毛巾，而是我的胳膊。

和鴨嘴獸不同，很多物種靠改良的唾液腺分泌強效毒質，然后再用針一般的牙齒將毒質注入受害者體內，蛇和大部分有毒哺乳動物特別偏愛這種方式，但蜂猴卻自成一格。這種夜行性小型靈長目動物完全有實力跟鴨嘴獸競爭“最奇怪有毒動物”的頭銜，它會用帶溝槽的牙齒[科學家稱之為“齒梳”（tooth comb）]釋放導致劇痛的毒素。不過在此之前，它得從自己肘部的毒腺中采集毒素。蜘蛛、蜈蚣和其他很多節肢動物也會靠毒牙或改良的口器釋放毒素。你甚至可以說，某些蝸牛的“叮咬”也帶毒：它們會用魚叉似的結構攻擊獵物，我認為這種“齒舌”（radula）算是一種硬化的舌頭。

然后就是那些靠螫刺投毒的動物了。蜜蜂、胡蜂、螞蟻、蝎子和黃貂魚都以毒刺著稱，毛毛蟲、海膽和許多植物裝備著一排排毒針。刺胞動物門的物種別具一格，它們擁有獨此一家的刺細胞（cnidocyte）。水母、珊瑚和海葵的觸須中都有刺細胞，一旦有敵人逼近，這些細胞能隨時從管狀囊中射出微不可見的刺針。雖然我們總覺得刺細胞是一種投毒系統，但實際上，這些細胞的形狀和功能各不相同，其中只有一部分能夠釋放毒素，其他刺細胞會噴射膠狀物或簡單的鉤子來引誘潛在的獵物。

一只雄性鴨嘴獸憤怒地用毒刺攻擊毛巾
（?Christie Wilcox）

投毒“設備”的兩個大類正好反映了毒素的兩種主要用途：輔助捕食獵物，或者保護自己、趕走潛在的掠食者。不同的用途帶來了不同的選擇壓力，常常也會造就不同的毒素活性。靠嘴咬的動物主要用毒素來進攻，而以毒刺著稱的動物通常是為了自衛。當然，這兩個大類中又各有例外。蝎子和水母的螫刺是為了殺死獵物，而蜂猴的毒牙主要是用來保護自己。而且很多有毒生物進可攻、退可守，它們會根據情況靈活地選擇如何使用毒素。

一般來說，進攻性毒素會造成更嚴重的物理性傷害，它們通常含有麻痹獵物的強效神經毒素，或是幫助消化食物的可怕細胞毒素。不過對人類來說，這些毒素通常無傷大雅：如果某種毒素的主要目標是昆蟲或者其他與我們截然不同的物種，那么雖然它能對目標獵物造成嚴重的傷害，但在人體組織中卻不一定會產生相似的效果。而且這種有毒生物的“投毒系統”也可能不夠強大，根本無法刺破我們的皮膚，例如許多品種的海葵對人類無害，因為它們的刺絲囊（nematocysts，存在于每一個刺細胞中最常見的“發射”器官）根本無法穿透我們的真皮層。從另一個方面來說，防御性毒素通常含有不同的神經毒素，它們會引發難以忍受的強烈疼痛，以警告掠食者最好換個目標。防御性毒素的主要意圖是警告敵人，所以它們一般不會致命。

不過所有毒素都有一個共同點：它們都很昂貴。我并不是說毒素在黑市上價格高昂（不過某些毒素的確很貴），而是說制造這些毒素需要消耗許多能量。為了制造和維護自己的毒性武器庫，有毒生物不得不耗費來之不易的大量卡路里，這些熱量原本可以用在其他重要的地方，比如發育或繁殖。

根據多方面的證據，科學家深知毒素代價高昂。其中最簡單的一條線索，就是哪怕在演化樹上有毒的分支（科學家稱之為“演化支”）中，也有不少物種放棄了毒性。既然毒素在演化中意義重大，那么要不是代價過于高昂，又有哪個物種會輕易放棄這個優勢呢？比如說，如果某種動物的食性發生了改變，它不再追逐那些機敏狡猾的目標，轉而捕食被動消極的獵物，那么對它來說，繼續制造用于捕食的毒素就顯得不那么劃算了。所以科學家相信，正是出于這個原因，埃杜西劍尾海蛇（marbled sea snakes）改吃蛋以后就放棄了自己的強效毒素。7

類似的是，許多有毒動物門類中都存在毒性減弱甚至完全喪失毒性的典型物種。紅尾蚺（constrictor snake）就是個絕佳的案例：有的科學家相信，在蛇類與蜥蜴完成分化之前，它們擁有共同的有毒爬行動物祖先，但在演化過程中，部分物種只需要靠身體絞殺就能抓到足夠的獵物，所以它們沒必要繼續留著毒牙。而在魚類的系統中，有毒和無毒物種交相出現、難分彼此，這意味著對魚類來說，獲得和失去毒性都很常見。從演化角度來說，維持毒性有時候就只是不劃算而已。

有毒動物還有個共同點：它們都深深吸引著人類。在那些已知最早的醫學文獻中，我們能看到當時的人們對有毒動物的詳細描述，以及它們的螫咬如何折磨我們的身體，亞里士多德（Aristotle）和克婁巴特拉（Cleopatra）之類的人物時常為它們深深折服。羅馬的強敵米特拉達梯六世（Mithridates VI）8 醉心毒素和毒藥，甚至因此贏得了“毒王”的名號。米特拉達梯六世的父親在他12歲時被毒殺，從那以后，他一直在試圖尋找一種“解毒萬靈藥”。他開始試著每天服用低劑量毒質，因為他相信，日積月累，這些毒質將幫助他免疫所有毒藥。

追隨“毒王”腳步的還有兩位醫生：尼坎德（Nicander，約前185——前135年）9 和蓋倫（Galen，131——200年）10 ，這二位都留下了大量介紹有毒動物及如何治療毒傷的著述。他們被奉為毒素和醫學領域的權威，直到15——16世紀，人們仍在閱讀他們的著作，并將之翻譯為拉丁文和其他語言。

雖然討論有毒動物的醫生和作家很多，但直到17世紀，科學家們才開始系統性地研究這些危險的生物。據我們所知，弗朗切斯科·雷迪（Francesco Redi，1626——1697年）11 是當時率先匯總歸納蛇毒知識的先驅之一，他還告訴人們，蛇毒實際上是毒素，而非毒藥——很多蛇毒吃下去沒事，但皮下注射卻可能致命。到了19世紀，生物分類法問世，科學家們才開始鑒別和分類有毒動物。

奇怪的是，盡管一些早期文獻中提到過鴨嘴獸的毒刺（事實上，被鴨嘴獸螫刺的最早記錄出現在1816年）12 ，但對于鴨嘴獸是否有毒這個問題，科學家們爭論了幾十年。巴黎大學解剖學及動物學教授亨利·德布蘭維爾（Henri de Blainville，1777——1850年）首次詳細描述了鴨嘴獸的毒刺及與之相關的腺體，并總結說，鴨嘴獸的毒刺是一種有毒器官，意在注射毒質，“就像毒蛇一樣”（comme cela a lieu dans les serpens venimeux）13 。然而到了1823年，一位不愿意透露姓名的醫學評論家向《悉尼公報》（The Sydney Gazette）信誓旦旦地擔保：“為了駁斥外界謬論，我對這種動物做了詳細的解剖，包括活體和尸體，卻未能在它的囊中發現所謂的病毒。鴨嘴獸無毒，持有這種觀點的不止我一人；不僅如此，確切地說，它后腿上的棘刺根本沒有連接任何腺體。”14

“我堅信，這種動物的棘刺無法注射毒液。”1829年，律師托馬斯·阿克斯福德（Thomas Axford）這樣寫道。他甚至還說過：“我非常肯定，鴨嘴獸的棘刺完全無害，我一點兒也不怕它。”15

盡管鴨嘴獸有毒的可靠報告不止一例，但整個19世紀，無毒論仍盛行一時。甚至到了1883年，英國博物學家亞瑟·尼克爾斯（Arthur Nicols）仍對鴨嘴獸有毒的觀點嗤之以鼻，他還居高臨下地嘲笑別人對這種動物的謹慎：“看到我抓著那只標本，毫不在意它所謂的‘武器’，那個小子嚇壞了，他不停地指著鴨嘴獸的棘刺，用手勢表示警告。這再次證明了澳大利亞原住民對實用自然史的無知。”16 鴨嘴獸的地位非常重要，不是因為它毒性強烈，而是因為從演化上說，它是哺乳動物與爬行動物之間的橋梁——會產卵的哺乳動物！科學家更感興趣的是它的繁殖機制，而不是它的毒質。不過到了19世紀末，越來越多的科學家對毒素產生了興趣，這樣的興趣又促進了技術的發展，最終為現代毒素研究奠定了根基。毒素科學即將騰飛，鴨嘴獸是否有毒的爭議也終于有了定論。

推動毒素早期研究的主要是那些對危險動物的臨床應用感興趣的專業人士。當時的醫學文獻中充斥著各種各樣的實驗，科學家們通過各種方法探查毒素的強度、它們可能引發的生理反應和有效的治療手段。他們設計了不同的實驗來檢測各種毒素的活性，今天我們稱之為“功能檢測”（functional assay）或“生物測定”（bioassay）。這意味著科學家第一次有能力對毒素的不同效應（我們通常稱之為“活性”）開展可靠的研究，比如說，某種毒素是否會殺死細胞或刺激肌肉收縮。將生物測定的結果與活體研究對照，研究者能夠更深入地了解哪些毒素會攻擊哪個系統，并由此發展出相應的急救手段。他們還能將不同物種制造的相似毒素放到一起做比較。例如，如果同一個屬的兩種蛇產生的毒素都能殺死紅細胞，那么科學家可以定量比較它們的毒性，從而更深入地理解為何某些動物特別危險。

科學家們還為那些最致命的螫咬找到了有效的治療手段：1896年，艾伯特·卡爾梅特[Albert Calmette，他是路易·巴斯德（Louis Pasteur）的門徒]17 創造了第一種抗毒血清。當時卡爾梅特在越南遭遇了洪水，橫流的大水逼得孟加拉眼鏡蛇（monocled cobra）逃竄進了他居住的村莊，毒蛇咬人的事故驟然劇增，迫使卡爾梅特開始為那些命在旦夕的中毒者尋找解藥。他將眼鏡蛇毒素注入馬匹體內，然后再用馬的血清來治療那些被咬的人，第一種抗毒血清就此誕生。抗毒血清利用動物的適應性免疫系統制造針對特定毒素的靶向抗體來抵消毒性，這種藥品每年都能拯救無數生命，但它仍有改善的空間。如今，科學家們正在尋找通用的抗毒血清，以期提高治療效率，避免對毒素類別的誤判影響最終的治療效果。我們還不知道他們是否能獲得成功。

盡管毒素研究在19世紀經歷了翻天覆地的變化，但很多人仍然相信鴨嘴獸無毒，直到19世紀80年代，一個問題重新浮出水面：鴨嘴獸的棘刺到底是用來干什么的？1894年，《英國醫學雜志》（The British Medical Journal）對19世紀30年代以來的主流觀點提出了大膽的質疑，作者在文章中提出，可信的鴨嘴獸螫刺報告越來越多，“這種動物到底有沒有毒”18 ？1895年，人們終于第一次在活體動物身上做了實驗——用的是兔子。19 研究者從鴨嘴獸的棘刺中提取毒素，并將之注入兔子體內，然后觀察兔子的反應。試驗結果非常清晰：“鴨嘴獸棘刺提取物產生的效果與澳洲毒蛇非常相似。”化學分析表明，鴨嘴獸的毒素含有能夠切斷蛋白質的酶（蛋白酶），這項研究還解釋了之前為何會出現自相矛盾的解釋：因為鴨嘴獸的毒性具有季節性，它們在繁殖季節才會制造出最強效的毒素，這又進一步佐證了雄性鴨嘴獸的毒素主要用于爭奪配偶的觀點。

1935年，毒素學家查爾斯·凱拉韋（Charles Kellaway）和D.H.勒梅熱勒（D.H.Le Messurier）明確提出，鴨嘴獸的毒素類似“一種毒性極弱的蛇毒”20 。不過直到30年后，人們才弄清了鴨嘴獸毒素的確切成分。因為早期研究者對毒素的興趣幾乎僅限于臨床領域，他們致力于探索毒素劑量與人體反應之間的關系，努力尋找有效的治療手段。不過到了20世紀30年代，學界的重心逐漸發生了轉移。雖然很多科學家仍在堅持從醫學的角度研究毒素和抗毒血清，但從20世紀40年代和50年代起，新一代的研究者開始探查毒素的分子作用機制，從而將這個領域的研究拓展到了更基礎的層面。技術的進步也讓研究者開始了解毒素及其成分的演化，一些新的洞見讓我們看到了毒素在藥學上的無限潛能。

長久以來，一個問題一直困擾著研究毒素的科學家：從動物身上提取的原始毒素含有多種成分，但始終沒有找到很好的辦法來分離這些成分。雖然化學家早已掌握了分離不同類型化合物的方法，例如油脂和蛋白質，但這些方法卻不能完美地分離毒素的不同組分。這有點兒像是整理洗好的衣服：人們可以區分上衣和襪子，卻沒法根據衣服的顏色來分類，也不能區分長袖和短袖。比如說，有的毒素含有數百種肽（蛋白質的小片段），而且它們都能溶于水。這意味著該毒素的“水溶性組分”中可能含有數百種不同的化合物，如果將它注入小鼠體內，你根本不可能分清實際起效的到底是其中的哪一種或哪幾種。

幸運的是，到了20世紀初，俄國科學家米哈伊爾·茨維特（Mikhail Tsvet）發明了色譜層析法（chromatography）來分離植物中的色素。后來這種方法經歷了多次變化和改良，于是現在的科學家終于有了可靠的辦法來分離和鑒定毒素的成分。色譜層析法的基本原理是這樣的：將混合物溶解在某種液體（流動相）中，然后讓這種液體流經一個具有特定屬性的結構（固定相）。這個結構可以是一根簡單的材料填充柱，液體在重力作用下流經這根柱子；結構也可以擁有特殊的化學性質，以便“黏附”特定類型的分子。混合液流經固定相時，由于各種化合物的分子尺寸、3D結構或化學性質總有微妙的差別，所以它們的流速也各不相同，通過這種方法，科學家們能夠更精細地分離毒素的各種成分。

從20世紀40年代到50年代，新穎的色譜層析法不斷涌現，正是在這個時期，如今我們熟知的高效液相色譜法（HPLC）登上了歷史的舞臺。現在，HPLC已成為毒素研究領域最重要的技術，它讓科學家得以將毒素樣品分離成獨立的成分；與傳統色譜法最大的不同之處在于，HPLC采用高氣壓（而非重力）迫使溶液流經固定相，色譜柱使用的材料也更加精細。20世紀中葉，科學家還發明了凝膠電泳（gel electrophoresis）來分離蛋白質、DNA（脫氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）分子。凝膠電泳利用電場來拉拽化合物，讓它們在凝膠中穿行；帶負電的分子被拽向電場一端，而凝膠的特性會影響各種分子的移動速度，在相同的時間內，某些分子會跑得更快。不妨想象一下，如果用相同的力將一根針和一根手指壓入糖漿中，針的移動速度無疑會快得多。用凝膠電泳分離蛋白質的時候，影響分子移動速度的主要是它的尺寸，通過這種方法，科學家可以大致判斷毒素中不同蛋白質的數量。凝膠電泳還可以幫助我們判斷基因提取或基因擴增是否成功。今天，它已成為每一個研究毒素的實驗室里不可或缺的技術手段。

分離技術的兩大進步開啟了現代毒素研究的新紀元。到20世紀70年代，全世界的實驗室都學會了分析毒素中各種成分的活性，而不是將原始的毒液作為整體進行籠統的研究。科學家也開始分離出毒素中活性最強的一些成分。有史以來最暢銷的藥品卡托普利（Captopril，用于治療高血壓和心力衰竭）就是在這個時期問世的，人們從美洲矛頭蝮蛇（Bothrops jararaca）的毒素中分離出了這種化合物，類似的例子還有很多。

彼得·坦普爾-史密斯（Peter Temple-Smith）在1973年發表的博士論文中利用新的分離技術檢測了鴨嘴獸毒素的成分和活性。最終，他通過電泳法和色譜層析法發現了至少10種不同的蛋白質，并從那些可引發驚厥的組分中分離出了能殺死小鼠的化合物。但坦普爾-史密斯的研究仍不夠全面，因為當時的分離和生物檢定技術需要消耗大量毒素原料（比如說，因為搞不到足夠的毒素，他沒法做完整的致命性測試）。研究蛇毒比較容易，因為研究者可以反復提取同一條蛇的毒液，而且蛇能夠相對輕松地制造出數毫升甚至數升毒液，但其他很多有毒生物制造出的毒素還不及研究所需的千分之一。雖然鴨嘴獸一次最多能射出4毫升毒液，但實際上，提取它的毒液相當困難。坦普爾-史密斯和其他研究者發現，他們平均每次只能提取100微升鴨嘴獸毒液21 ——鑒于當時的技術水平，要做精密的分析，這點兒毒液完全不夠。

不過，生物測試很快就變得更加微型化，更先進的技術讓科學家得以窺探不同分子的形狀和結構，毒液量不敷研究之用的問題也迎刃而解。幾位科學家因為改良了質譜法（MS）和核磁共振技術而獲得了諾貝爾化學獎，在這些技術的幫助下，研究者第一次開始試著推測毒素中那些大型復雜化合物的化學成分。哪怕只有極少量的原始毒素，新的儀器也可以完成分析，并從中尋找出那些具有關鍵特質（例如能夠降低血壓、阻斷神經脈沖或摧毀紅細胞）的化合物。

20世紀90年代，有人繼續著坦普爾-史密斯未能完成的研究。22 科學家們更深入地研究了從鴨嘴獸毒素中分離出來的活性肽、兩種蛋白酶和一種透明質酸酶（hyaluronidase，這種酶又被稱為毒素的“擴散因子”，因為它能切斷透明質酸，而透明質酸是皮膚的重要成分，也是填充在細胞之間的“膠質”）。他們甚至測出了鴨嘴獸毒素某些組分的短序列，結果發現它們與蛇毒的成分十分相似。

接下來，一項新技術徹底改變了科學家研究有毒動物和毒質的方式：基因組學。1953年，沃森（Watson）、克里克（Crick）和富蘭克林（Franklin）推導出了DNA結構。根據他們發現的序列，30年后的科學家發明了一種方法來擴增DNA片段。聚合酶鏈式反應（PCR）為最早的基因測序技術（桑格測序法）奠定了根基，科學家們迄今仍在使用這種方法。1989年，完整的基因測序首次成功；第一個完整的非病毒（一種細菌）基因組測序完成于1995年。在那之后的二十余年里，遺傳學和基因組學成了科學界發展最為迅猛的領域。如今的高通量技術能在幾小時內測定整個基因組，層出不窮的新方法還在不斷縮短測序時間、降低實驗成本。我們花費了漫長的時間，耗資億萬，終于在2003年首次完成人類基因組測序——未來5~10年內，人類基因組完整測序的成本可能會降低到1000美元以下。

而在毒素研究領域，遺傳學革命開辟了前人未曾想見的康莊大道。科學家可以通過基因了解演化關系，確定哪些物種之間有密切的親緣關系。他們可以比較毒質與其他蛋白質的序列，從而開始了解毒素的演化過程。除了DNA，科學家還發展出了核糖核酸（RNA，這種物質是DNA與蛋白質之間的橋梁）測序的方法，由此判斷它表達的是哪種基因。基因組學讓研究者得以對毒腺中表達的每一種蛋白質進行測序，通過這種方法，我們甚至根本不需要毒液就能探查毒素的成分。制藥公司可以建立龐大的毒質數據庫，從中尋找能夠充當酶的物質，或者有可能與離子通道之類的“目標”進行互動的成分（稍后我將進一步討論這個問題）。研究者將毒素分離、組分提取與基因組學相結合，毒素學也相應地變成了毒素組學（venomics）。通過這些綜合研究，我們對有毒動物的了解達到了前所未有的程度，我們也逐漸發現，這些動物在生物化學方面的威能遠超人們的想象。

如果沒有基因組學，我們根本無法對比數十種不同的毒素成分，更無從知曉哺乳動物的毒素中含有類似毒鲉（stoneish）、蛇、海星和蜘蛛的毒質是一件多么奇怪的事情。我們不會知道，鴨嘴獸到底有多奇妙。

基因學海量發現帶來的應用前景令科學家歡欣鼓舞。“鴨嘴獸毒素引發的癥狀十分罕見，這意味著它的毒素中含有許多獨特的物質，它們可能在臨床上意義重大。”悉尼的毒素學家卡米拉·惠廷頓（Camilla Whittington）和她的同事這樣寫道。但鴨嘴獸的許多秘密仍有待我們去揭露。比如說，誰也不知道鴨嘴獸螫刺帶來的劇痛到底是毒素中的哪種成分引發的。要是能弄清這個問題，我們就能進一步了解這種動物，或許還能更深入地了解我們自己。“這有可能，”惠廷頓等人寫道，“引領我們發現新的人類疼痛受體，從而研發出更好的止痛藥。”

回到龍柏考拉保護區，小貝把那只羞澀的哺乳動物放回窩里以后，我站在水族箱前，看著它游來游去，尋找可口的小蝦。它翻滾扭動身體，像魚一樣優雅地在水中穿行。發現目標以后，它立即張大嘴巴吞下食物，一邊吃一邊搖頭擺尾，憨態可掬。保護區要到15分鐘后才會開放，所以現在，這里完全屬于我一個人。我試圖想象，早期的探險家第一次遭遇這種奇怪的毛球時會是怎樣的場景。如果當時在場的是我，我鐵定會為它深深著迷。我甚至根本不會考慮鴨嘴獸可能非常危險，我會迫不及待地抓一只來仔細看看。就算是現在，即使我已經知道這種哺乳動物身攜劇毒，我仍深深地被它吸引。我與它的陰險毒素之間只隔著一道玻璃墻。而與其他一些聲名狼藉的有毒動物遭遇時，我甚至連這樣的屏障都沒有。

注釋：

[1] 美國著名木偶師。——編注