尝毒的螳螂有何神功护体？

陈华燕

螳螂是多食性捕食者，可以说是昆虫里的吃货，取食小到各种节肢动物如毛毛虫，大到脊椎动物动物如蝾螈。然而，并非所有的食物都是可口的，有些甚至是有剧毒的。例如，红色斑点蝾螈（red-spotted newt）含有河豚毒素（tetrodotoxin），一种自然界种发现的毒性最大的神经毒素之一；取食马利筋属Asclepias植物的帝王斑蝶Danaus plexippus幼虫保留了植物的强心苷（cardenolides），一种类固醇的毒剂。但作为名副其实的吃货，螳螂丝毫不把这些毒物放在眼里，照吃不误，而且还不会中毒。神农尝百草，估计也有中毒的时候。螳螂尝百虫，竟然百毒不侵。那螳螂究竟有什么神功护体呢？来自德国法兰克福大学（University of Frankfurt）的研究人员Dietrich Mebs等最新的研究揭密了螳螂的护体神功：螳螂取食时的“去内脏”行为以及中肠不吸收毒素的结构使得螳螂百毒不侵。这项研究发表在了近期的英国期刊《毒素》（Toxicon）上（http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0041010117300971）。

帝王斑蝶的幼虫主要取食马利筋属植物并把植物的毒素强心苷保留在自己的体内以阻止捕食者的猎食。尽管如此，科学家先前就观察过，中华螳螂Tenodera sinensis（图1）取食这些有毒的幼虫时会有“去内脏（gutting）”的行为，即把幼虫的中肠连同肠内的植物去掉再食用虫体。而当中华螳螂取食无毒的欧洲玉米螟Ostrinia nubialis和大蜡蛾Galleria mellonella时则没有“去内脏”的行为，而是整个吃掉。为了探明螳螂的“去内脏”行为是否由植物的毒素引起，Mebs等研究了勇斧螳螂Hierodula membranacea取食2种有毒的毛毛虫和2种无毒的毛毛虫的反应（图2）。首先，研究人员让勇斧螳螂取食帝王斑蝶的幼虫（用马利筋饲养，含有毒素强心苷）和骷髅天蛾Acherontia atropos（用颠茄Atropa belladonna饲养，含有毒素阿托品），勇斧螳螂通过“去内脏”行为分别弃掉了进食的59%的强心苷和90%的阿托品。剩余的毒素对螳螂均无明显的不良作用。研究人员通过连续测量8天勇斧螳螂体内和粑粑中毒素的含量，发现5天后体内剩余的毒素最后都通过粑粑排出，说明螳螂的中肠并不吸收毒素。然后，研究人员让勇斧螳螂取食灯蛾Amata mogadorensis和黄褐萝纹蛾Brahmaea certhia幼虫（用无毒植物饲养，均不含毒素），勇斧螳螂有相同的“去内脏”行为，即把无法取食的（幼虫中肠内的）植物弃掉（图2）。研究人员认为，螳螂的“去内脏”行为可能是螳螂的一种普遍行为，因此排毒可能只是一种附带作用，因为“去内脏”行为主要先弃掉的是幼虫中肠的不可食用部分（寄主植物），排毒则是附带的。而螳螂能够食毒而不中毒的原因是，强心苷和阿托品等是极性分子（polar molecules）不能通过被动扩散作用穿过螳螂中肠的双层细胞膜。另外，螳螂的中肠细胞分泌的围食膜（peritrophic matrix）可能作为一种屏障，阻止毒素进入细胞。

图1. 中华螳螂Tenodera sinensis

图2. 勇斧螳螂Hierodula membranacea的“去内脏”行为。A：取食帝王斑蝶Danaus plexippus幼虫；B：取食骷髅天蛾Acherontia atropos幼虫；C：取食灯蛾Amata mogadorensis幼虫；D：取食黄褐萝纹蛾Brahmaea certhia幼虫。（引自http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0041010117300971）