对疼痛进行评级,并解构其机制
研究有毒生物的科学家常会被蛰伤,他们中有些人记录了最痛苦的毒液蜇入的感觉。这种“自虐”行为只有一个目的——对各种蜇伤的疼痛进行评级,方便研究人员比较不同的感觉,这是确定不同毒液成分以不同方式与神经系统相互作用的一种方法。
目前在亚利桑那州西南生物研究所工作的昆虫学家Justin O. Schmidt在20世纪70年代末开始了一个项目,将自己被各种昆虫蛰咬的主观感觉分类,得出了著名的斯密特叮咬疼痛指数。Schmidt曾被一种叫做佛罗里达收获蚁的大红蚁咬伤,这启发了他研究疼痛评级的想法。
“比如说你的手臂被蛰了一下,” Schmidt谈到这次经历时说道。“它会让你寒毛直竖。”
这种不寻常的反应激起了他的好奇心。“那次体验让我真正意识到,我们需要某种方法来比较不同昆虫蛰伤的疼痛,”Schmidt说道。他的书《野生动物的蛰针》描述了83个物种的蛰针,并对它们造成的疼痛进行了评级,从轻微的1分到难以忍受的4分。
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巨型金皮树在澳大利亚东部的热带雨林中很常见,它可以长到40米高。不过,伤到人的通常是那些叶子离地面较近的小树。金皮树毛刺引起的刺痛会持续数小时,有些症状会在之后的几周内反复出现。摄影:Sam Robinson
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澳大利亚公牛蚁的叮咬疼痛指数极其惊人。2018年, Robinson领导的团队发表了针对该蚂蚁毒液的首次全面研究,这可能有助于研究人员开发新的止痛药。摄影:Sam Robinson
Robinson开始专业研究毒液要比Schmidt晚40年。受Schmidt叮咬疼痛指数的启发,他开始用同样的标准在社交媒体上给自己被蛰刺后的疼痛打分。Robinson还一直致力于破译自然界中一些最臭名昭著的毒液,最近他参与了金皮树、刺蛾科毛虫和喷毒眼镜蛇等生物的研究。
在一项研究中,Robinson和Schmidt一起在亚利桑那州收集蚁蜂,这是一种颜色鲜艳、没有翅膀、身体毛茸茸的生物。因为蛰刺力强,蚁蜂有“奶牛杀手”之称,Robinson在推特上形容这种蛰痛的感受是“不断增强的脉冲式刺痛感,之后减弱为瘙痒和肿胀”。Schmidt在书中描述得更详细:“剧痛,持续时间长,感觉就像油锅里的热油溅到你整只手上。”他们都给这种刺痛打了3分(满分4分)。
今年2月,Robinson、Schmidt以及其他合作者首次发表了关于蚁蜂毒液成分和功能的详细描述。他们发现,这种毒液允许离子(带电粒子)在离子通道来回移动,从而破坏细胞膜。毒液中的分子通过与离子通道结合来攻击离子通道,使其在应该关闭时保持开放,并向大脑发送疼痛信号。
了解了这种毒液的工作原理,科学家们或许能够创造出针对相同受体的新药物,当然其功效是减轻疼痛,而不是引发疼痛。
有毒树木与癌症治疗
野生环境中的毒液可能隐藏着与疼痛的细胞机制有关的线索,有毒的金皮树就是一个明证。与蚁蜂的刺痛不同,金皮树的蔓延性疼痛可以在低温条件下或是在自然消退数小时后再度发作。“如果你把冷水放在那个部位,疼痛会直接恢复到原来的强度,” Robinson亲自试验后说道。