有毒毛毛蟲如何幫助人類設計救命藥物

當您想到有毒動物時,毛毛蟲可能不是第一個想到的。當然還有蛇。還有蠍子和蜘蛛。但是毛毛蟲?

是的,確實如此。事實證明,世界上有數百種——也許數千種——有毒的毛毛蟲,其中至少有幾種的毒性足以殺死或永久傷害人體。這本身就是科學家研究它們的理由。但毛毛蟲在其有毒分泌物中還包含潛在的醫用化合物。

澳大利亞昆士蘭大學的進化生物學家和生物化學家 Andrew Walker 說:「我們是否會達到利用其毒液中有用的物質的階段?絕對可以。」「但首先還有很多基礎工作要做。」

毛毛蟲是鱗翅目昆蟲(蝴蝶和蛾子)的幼蟲階段。它只是許多具有鮮為人知的毒性成員的動物群體之一。(毒液是有意注入另一種動物體內的毒素,而毒藥則被動地存在於生物體內,等待毒害潛在的捕食者。)根據生物學家的最佳估計,毒液在動物王國中至少進化了 100 次。

許多毒液都很複雜,有些含有超過 100 種不同的化合物。而且它們也顯著多樣化。「沒有兩個物種擁有相同的毒液庫存,」紐約市亨特學院和美國自然歷史博物館的毒液科學家 Mandë Holford 說。「這就是為什麼研究盡可能多的物種很重要。」

事實上,研究毒液可能比從頭開始尋找新藥候選者更好的方法,因為它們包含經過數億年微調的分子,以靶向受害者體內的特定生物過程。「它們已經進化了數百萬年,在自然界中經過了測試,我們知道它們有效,」霍爾福德說。「當我們試圖在實驗室中自己設計它們時,成功率要低得多。」

然而,大多數有毒生物群體幾乎沒有出現在科學家的雷達上。「我們對蛇毒、蠍子毒液和蜘蛛毒液有著豐富的知識,」英國利物浦熱帶醫學院的毒液生物學家 Nicholas Casewell 說。「但是還有很多有毒動物群體基本上沒有被研究過。」

沃克說,毛毛蟲尤其值得關注,他在 2025 年《昆蟲學年評》中撰寫了關於有毒鱗翅目的文章。儘管只有大約 2% 的毛毛蟲物種是有毒的,但根據沃克的估計,它們廣泛散佈在鱗翅目進化樹中。這種模式意味著毒液可能在該群體內獨立進化了幾次,可能產生了不同尋常的化學物質多樣性。

那些討厭的少數人足以使有毒毛毛蟲成為至少在世界某些地區的重大公共衛生問題,沃克說。「它們不像蠍子和蛇那樣經常殺死很多人,但與蜘蛛相比,對健康危害的影響並沒有太大區別。」這種擔憂已促使一些研究人員努力了解潛在致命 Lonomia 毒液的生物學效應,並開發抗蛇毒血清來治療受影響的人。

沃克說,儘管研究了其他一些毛毛蟲毒液,但大多數仍幾乎完全未被研究——而醫學可能錯過了。例如,他指出,大多數鱗翅目毒液都會引起疼痛,有時劇烈到需要阿片類止痛藥。這並不奇怪,因為疼痛是阻止捕食者的絕佳方式——但它也允許研究人員使用毒液作為探針來識別體內的疼痛途徑以及實驗動物和潛在人類的疼痛受體。反過來,這可能導致新藥的誕生。

對毛毛蟲毒液的研究仍然稀少,以至於尚未產生任何新藥物,但其他生物的毒液已經產生了一些重要的療法。例如,有一些受蛇毒啟發的血壓和抗凝血藥物,而新一代重磅炸彈藥物西瑪格魯肽(更廣為人知的品牌名稱為 Ozempic 和 Wegovy)的前身是基於從一種有毒蜥蜴吉拉怪獸中提取的分子。

由於分子生物學和生物信息學的進步,包括毛毛蟲在內的各種動物的毒液越來越容易研究——這意味著不久的將來可能會取得重大進步,Casewell 說。「這就像一個寶庫,仍然在等待我們去理解。」