Chapter 1
生理学大师

Masters
of
Physiology

如果你打算数一数这颗星球上最不可思议的动物，那么最先出现在你脑海里的很可能是鸭嘴兽。鸭嘴兽如此特别，就连伟大的博物学家乔治·肖（George Shaw，他于1799年首次以科学的方式描述了这种动物）也很难相信它竟然是真实存在的。“一定程度的怀疑主义不仅可以原谅，而且值得赞赏。”他在自己的著作《博物学家文集》（Naturalist's Miscellany）第十卷中写道：“我或许应该承认，我几乎不敢相信自己的眼睛。”2 我十分理解他的感受。当我坐在位于澳大利亚墨尔本的龙柏考拉保护区（Lone Pine Koala Sanctuary）里，直愣愣地望着那头巨大的雄性鸭嘴兽时，我完全不敢相信眼前的生物是真实的。尽管它就在我眼前，我仍觉得它像个精巧绝伦的木偶、吉姆·亨森（Jim Henson）[1] 的杰作。

丽贝卡·贝恩（Rebecca Bain，大家都叫她“小贝”）是龙柏考拉保护区的哺乳动物饲养组组长，保护区里的两头雄性鸭嘴兽都归她的团队照顾。小贝好心地把我放进了动物生活区，这极大地满足了我对这种动物的好奇心。小贝费劲地把年纪较大的那头雄性鸭嘴兽从窝里弄了出来，看着它海狸似的尾巴、鸭子一样的喙，还有水獭似的脚，我惊讶不已。不过，尽管鸭嘴兽的外貌如此独特，但它还拥有另一种更奇异的特性，正是这种特性吸引我来到澳大利亚，亲眼看看这种奇妙动物的风采。面对雄性鸭嘴兽，请务必小心：在目前已知的5416种3 哺乳动物中，只有它长着毒刺，为了争夺配偶，雄性鸭嘴兽会用脚踝上的毒刺攻击对手。

目前我们已经发现了12种有毒的哺乳动物，但除了鸭嘴兽，其他有毒哺乳动物都是通过咬的方式释放毒素。这12种毒物包括四种鼩鼱（shrew）、三种吸血蝠、两种沟齿鼩（solenodon，这种穴居哺乳动物口鼻部很长，类似啮齿动物）、一种鼹鼠、蜂猴和鸭嘴兽。有证据表明，蜂猴实际上可以细分成四个物种，那么这个名单里的动物数量将增加到15种，然而即便如此，有毒哺乳动物加起来也不超过3只手的手指数量。

在动物世系谱中，有毒动物主要出现在刺胞动物门（Cnidaria）、棘皮动物门（Echinodermata）、环节动物门（Anne-lida）、节肢动物门（Arthropoda）、软体动物门（Mollusca）和脊索动物门（Chordata）中——人类就属于最后这个门。与其他纲目的动物相比，哺乳动物里的有毒成员寥若晨星。比如说，水母、海葵和珊瑚所在的刺胞动物门里，几乎所有物种（超过9000种）都有毒；要说哪个门的有毒物种数量最多，那无疑是节肢动物门，它的成员包括蜘蛛、蜜蜂和胡蜂、蜈蚣、蝎子；蜗牛、蠕虫、海胆等动物都可能有毒，更别说脊索动物门里其他有毒的脊椎动物，例如有毒的鱼、蛙、蛇和蜥蜴等。

从生物学角度来看，要说某种动物“有毒”（venomous），必须满足一系列明确的定义。很多物种属于“带毒”（toxic）：它们身上的某些物质（毒质）只需极小的剂量就能造成严重的伤害。人们常常觉得“带毒”、“毒性”（poisonous）、“有毒”几个词听起来差不多，但现代科学家对它们做了严格的区分。毒性物种和有毒物种都会制造毒质，或将毒质储存在自身的组织中。你或许听说过，“任何东西在一定剂量下都有毒”，但这句话其实并不准确。某些物质在足够大的剂量下可能会“带毒”，但如果这种物质需要很多才能致命，那我们就不能说它是毒质（toxin）。当然，你可以一直喝可乐喝到死，但汽水并不是毒质，因为它需要达到极大的剂量才能产生毒性（你得一次性灌下去很多升）。从另一个角度来说，炭疽杆菌（anthrax bacterium）的分泌物是一种毒质，因为它只需要一点点就能致命。

我们可以根据毒质进入受害者体内的方式来对这些物种做更细致的分类。任何可通过食用、吸入或吸收的方式造成伤害的毒质都可被视作毒药。不过箭毒蛙（dart frogs）或四齿鲀（pufferfish）之类的毒性物种必须等待其他生物犯错才有机会释放毒质。有的科学家或许会争辩说，除了毒性生物和有毒生物，还有第三种含有毒质的动物——带毒动物。4 这些动物的确身藏毒药，但它们更有耐心，只在特定的情况下才会动用这种武器。比如说，喷毒海蟾蜍（poison-squirting cane toad）和射毒眼镜蛇（spitting cobras）只有在受到惊扰、不愿被触碰或被咬的时候才会像其他毒性动物一样释放毒质。

要获得“有毒”的头衔，动物不仅需要携带毒质，还必须有专门的手段将这些危险的“货物”送入其他动物体内——它必须主动发挥自己的毒性。蛇长着毒牙，蓑鲉拥有毒硬棘，水母有刺细胞，雄性鸭嘴兽也有刺。

你很容易就能发现鸭嘴兽的毒刺。小贝絮絮叨叨地说着鸭嘴兽和它们在龙柏考拉保护区的生活时，我一直盯着它后腿上那块类似牙齿的黄色凸起。鸭嘴兽的毒刺长约2.5厘米，比我想象中的大得多。毫无疑问，就算这根巨刺没毒，被它扎一下也够疼的。伸手凑近毒刺拍特写照片的时候，想到要是被它扎了该有多疼，我情不自禁地打了个冷战。

鸭嘴兽的毒刺
（©Christie Wilcox）

鸭嘴兽的毒性很强。他们告诉我，被这种动物刺一下将是一种改变人生的体验，就像那些足以塑造人格的重大创伤事件一样。鸭嘴兽毒素带来的疼痛将折磨你好几个小时，甚至几天。根据一份有记录的案例，一位上过战场的57岁老兵在外出打猎时发现了一只疑似受伤或生病的鸭嘴兽，出于对这个小家伙儿的关心，他试图把它抱起来，结果右手就挨了一下。因为这份善心，他住了整整6天院，经历了极大的痛苦。刚刚接受治疗的半个小时里，医生给他用了整整30毫克吗啡（吗啡用于止痛的剂量通常是每小时1毫克），但却几乎无效。5 这位老兵表示，被鸭嘴兽螫比在战场上中弹疼得多。直到医生用一种神经阻滞剂麻痹了他右手的所有知觉，他才终于感到了解脱。

更奇妙的是，鸭嘴兽释放的毒素和它那些哺乳动物“亲属”完全不同。就像鸭嘴兽四不像的外表一样，这种动物的毒素也像是从其他动物身上随便偷来的各种蛋白质组成的。鸭嘴兽的毒腺内一共表达了83种6 不同的毒质基因，其中某些基因制造出的蛋白质仿佛来自蜘蛛、海星、海葵、蛇、鱼或者蜥蜴，就像有人从各种各样的有毒生物身上剪下了这些基因，又把它们贴到了鸭嘴兽的基因组里一样。鸭嘴兽的存在就是一份活生生的证据，它的外表和内在都让我们看到了趋同演化的强大力量，相似的选择压力竟能在截然不同的动物世系中造成如此惊人相似的结果。鸭嘴兽的独特之处还不止于此，据我们所知，它是唯一一种主要将毒素用于雄性同类竞争——而非觅食或自卫——的动物。

把这只鸭嘴兽放回窝里之前，小贝让它释放了一次怒火。她将一条毛巾挂在鸭嘴兽身后，雄兽迅速而愉快地用后腿抓住那条毛巾，开始使劲翻滚。它向毛巾注射毒液的那份劲头儿着实让人又敬又怕。我不禁默默感谢这只奇形怪状的动物大度地容忍了我的出现，虽然它也不是那么情愿。我敢打赌，它心里一定觉得自己蹂躏的不是毛巾，而是我的胳膊。

和鸭嘴兽不同，很多物种靠改良的唾液腺分泌强效毒质，然后再用针一般的牙齿将毒质注入受害者体内，蛇和大部分有毒哺乳动物特别偏爱这种方式，但蜂猴却自成一格。这种夜行性小型灵长目动物完全有实力跟鸭嘴兽竞争“最奇怪有毒动物”的头衔，它会用带沟槽的牙齿[科学家称之为“齿梳”（tooth comb）]释放导致剧痛的毒素。不过在此之前，它得从自己肘部的毒腺中采集毒素。蜘蛛、蜈蚣和其他很多节肢动物也会靠毒牙或改良的口器释放毒素。你甚至可以说，某些蜗牛的“叮咬”也带毒：它们会用鱼叉似的结构攻击猎物，我认为这种“齿舌”（radula）算是一种硬化的舌头。

然后就是那些靠螫刺投毒的动物了。蜜蜂、胡蜂、蚂蚁、蝎子和黄貂鱼都以毒刺著称，毛毛虫、海胆和许多植物装备着一排排毒针。刺胞动物门的物种别具一格，它们拥有独此一家的刺细胞（cnidocyte）。水母、珊瑚和海葵的触须中都有刺细胞，一旦有敌人逼近，这些细胞能随时从管状囊中射出微不可见的刺针。虽然我们总觉得刺细胞是一种投毒系统，但实际上，这些细胞的形状和功能各不相同，其中只有一部分能够释放毒素，其他刺细胞会喷射胶状物或简单的钩子来引诱潜在的猎物。

一只雄性鸭嘴兽愤怒地用毒刺攻击毛巾
（©Christie Wilcox）

投毒“设备”的两个大类正好反映了毒素的两种主要用途：辅助捕食猎物，或者保护自己、赶走潜在的掠食者。不同的用途带来了不同的选择压力，常常也会造就不同的毒素活性。靠嘴咬的动物主要用毒素来进攻，而以毒刺著称的动物通常是为了自卫。当然，这两个大类中又各有例外。蝎子和水母的螫刺是为了杀死猎物，而蜂猴的毒牙主要是用来保护自己。而且很多有毒生物进可攻、退可守，它们会根据情况灵活地选择如何使用毒素。

一般来说，进攻性毒素会造成更严重的物理性伤害，它们通常含有麻痹猎物的强效神经毒素，或是帮助消化食物的可怕细胞毒素。不过对人类来说，这些毒素通常无伤大雅：如果某种毒素的主要目标是昆虫或者其他与我们截然不同的物种，那么虽然它能对目标猎物造成严重的伤害，但在人体组织中却不一定会产生相似的效果。而且这种有毒生物的“投毒系统”也可能不够强大，根本无法刺破我们的皮肤，例如许多品种的海葵对人类无害，因为它们的刺丝囊（nematocysts，存在于每一个刺细胞中最常见的“发射”器官）根本无法穿透我们的真皮层。从另一个方面来说，防御性毒素通常含有不同的神经毒素，它们会引发难以忍受的强烈疼痛，以警告掠食者最好换个目标。防御性毒素的主要意图是警告敌人，所以它们一般不会致命。

不过所有毒素都有一个共同点：它们都很昂贵。我并不是说毒素在黑市上价格高昂（不过某些毒素的确很贵），而是说制造这些毒素需要消耗许多能量。为了制造和维护自己的毒性武器库，有毒生物不得不耗费来之不易的大量卡路里，这些热量原本可以用在其他重要的地方，比如发育或繁殖。

根据多方面的证据，科学家深知毒素代价高昂。其中最简单的一条线索，就是哪怕在演化树上有毒的分支（科学家称之为“演化支”）中，也有不少物种放弃了毒性。既然毒素在演化中意义重大，那么要不是代价过于高昂，又有哪个物种会轻易放弃这个优势呢？比如说，如果某种动物的食性发生了改变，它不再追逐那些机敏狡猾的目标，转而捕食被动消极的猎物，那么对它来说，继续制造用于捕食的毒素就显得不那么划算了。所以科学家相信，正是出于这个原因，埃杜西剑尾海蛇（marbled sea snakes）改吃蛋以后就放弃了自己的强效毒素。7

类似的是，许多有毒动物门类中都存在毒性减弱甚至完全丧失毒性的典型物种。红尾蚺（constrictor snake）就是个绝佳的案例：有的科学家相信，在蛇类与蜥蜴完成分化之前，它们拥有共同的有毒爬行动物祖先，但在演化过程中，部分物种只需要靠身体绞杀就能抓到足够的猎物，所以它们没必要继续留着毒牙。而在鱼类的系统中，有毒和无毒物种交相出现、难分彼此，这意味着对鱼类来说，获得和失去毒性都很常见。从演化角度来说，维持毒性有时候就只是不划算而已。

有毒动物还有个共同点：它们都深深吸引着人类。在那些已知最早的医学文献中，我们能看到当时的人们对有毒动物的详细描述，以及它们的螫咬如何折磨我们的身体，亚里士多德（Aristotle）和克娄巴特拉（Cleopatra）之类的人物时常为它们深深折服。罗马的强敌米特拉达梯六世（Mithridates VI）8 醉心毒素和毒药，甚至因此赢得了“毒王”的名号。米特拉达梯六世的父亲在他12岁时被毒杀，从那以后，他一直在试图寻找一种“解毒万灵药”。他开始试着每天服用低剂量毒质，因为他相信，日积月累，这些毒质将帮助他免疫所有毒药。

追随“毒王”脚步的还有两位医生：尼坎德（Nicander，约前185——前135年）9 和盖伦（Galen，131——200年）10 ，这二位都留下了大量介绍有毒动物及如何治疗毒伤的著述。他们被奉为毒素和医学领域的权威，直到15——16世纪，人们仍在阅读他们的著作，并将之翻译为拉丁文和其他语言。

虽然讨论有毒动物的医生和作家很多，但直到17世纪，科学家们才开始系统性地研究这些危险的生物。据我们所知，弗朗切斯科·雷迪（Francesco Redi，1626——1697年）11 是当时率先汇总归纳蛇毒知识的先驱之一，他还告诉人们，蛇毒实际上是毒素，而非毒药——很多蛇毒吃下去没事，但皮下注射却可能致命。到了19世纪，生物分类法问世，科学家们才开始鉴别和分类有毒动物。

奇怪的是，尽管一些早期文献中提到过鸭嘴兽的毒刺（事实上，被鸭嘴兽螫刺的最早记录出现在1816年）12 ，但对于鸭嘴兽是否有毒这个问题，科学家们争论了几十年。巴黎大学解剖学及动物学教授亨利·德布兰维尔（Henri de Blainville，1777——1850年）首次详细描述了鸭嘴兽的毒刺及与之相关的腺体，并总结说，鸭嘴兽的毒刺是一种有毒器官，意在注射毒质，“就像毒蛇一样”（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医学评论家向《悉尼公报》（The Sydney Gazette）信誓旦旦地担保：“为了驳斥外界谬论，我对这种动物做了详细的解剖，包括活体和尸体，却未能在它的囊中发现所谓的病毒。鸭嘴兽无毒，持有这种观点的不止我一人；不仅如此，确切地说，它后腿上的棘刺根本没有连接任何腺体。”14

“我坚信，这种动物的棘刺无法注射毒液。”1829年，律师托马斯·阿克斯福德（Thomas Axford）这样写道。他甚至还说过：“我非常肯定，鸭嘴兽的棘刺完全无害，我一点儿也不怕它。”15

尽管鸭嘴兽有毒的可靠报告不止一例，但整个19世纪，无毒论仍盛行一时。甚至到了1883年，英国博物学家亚瑟·尼克尔斯（Arthur Nicols）仍对鸭嘴兽有毒的观点嗤之以鼻，他还居高临下地嘲笑别人对这种动物的谨慎：“看到我抓着那只标本，毫不在意它所谓的‘武器’，那个小子吓坏了，他不停地指着鸭嘴兽的棘刺，用手势表示警告。这再次证明了澳大利亚原住民对实用自然史的无知。”16 鸭嘴兽的地位非常重要，不是因为它毒性强烈，而是因为从演化上说，它是哺乳动物与爬行动物之间的桥梁——会产卵的哺乳动物！科学家更感兴趣的是它的繁殖机制，而不是它的毒质。不过到了19世纪末，越来越多的科学家对毒素产生了兴趣，这样的兴趣又促进了技术的发展，最终为现代毒素研究奠定了根基。毒素科学即将腾飞，鸭嘴兽是否有毒的争议也终于有了定论。

推动毒素早期研究的主要是那些对危险动物的临床应用感兴趣的专业人士。当时的医学文献中充斥着各种各样的实验，科学家们通过各种方法探查毒素的强度、它们可能引发的生理反应和有效的治疗手段。他们设计了不同的实验来检测各种毒素的活性，今天我们称之为“功能检测”（functional assay）或“生物测定”（bioassay）。这意味着科学家第一次有能力对毒素的不同效应（我们通常称之为“活性”）开展可靠的研究，比如说，某种毒素是否会杀死细胞或刺激肌肉收缩。将生物测定的结果与活体研究对照，研究者能够更深入地了解哪些毒素会攻击哪个系统，并由此发展出相应的急救手段。他们还能将不同物种制造的相似毒素放到一起做比较。例如，如果同一个属的两种蛇产生的毒素都能杀死红细胞，那么科学家可以定量比较它们的毒性，从而更深入地理解为何某些动物特别危险。

科学家们还为那些最致命的螫咬找到了有效的治疗手段：1896年，艾伯特·卡尔梅特[Albert Calmette，他是路易·巴斯德（Louis Pasteur）的门徒]17 创造了第一种抗毒血清。当时卡尔梅特在越南遭遇了洪水，横流的大水逼得孟加拉眼镜蛇（monocled cobra）逃窜进了他居住的村庄，毒蛇咬人的事故骤然剧增，迫使卡尔梅特开始为那些命在旦夕的中毒者寻找解药。他将眼镜蛇毒素注入马匹体内，然后再用马的血清来治疗那些被咬的人，第一种抗毒血清就此诞生。抗毒血清利用动物的适应性免疫系统制造针对特定毒素的靶向抗体来抵消毒性，这种药品每年都能拯救无数生命，但它仍有改善的空间。如今，科学家们正在寻找通用的抗毒血清，以期提高治疗效率，避免对毒素类别的误判影响最终的治疗效果。我们还不知道他们是否能获得成功。

尽管毒素研究在19世纪经历了翻天覆地的变化，但很多人仍然相信鸭嘴兽无毒，直到19世纪80年代，一个问题重新浮出水面：鸭嘴兽的棘刺到底是用来干什么的？1894年，《英国医学杂志》（The British Medical Journal）对19世纪30年代以来的主流观点提出了大胆的质疑，作者在文章中提出，可信的鸭嘴兽螫刺报告越来越多，“这种动物到底有没有毒”18 ？1895年，人们终于第一次在活体动物身上做了实验——用的是兔子。19 研究者从鸭嘴兽的棘刺中提取毒素，并将之注入兔子体内，然后观察兔子的反应。试验结果非常清晰：“鸭嘴兽棘刺提取物产生的效果与澳洲毒蛇非常相似。”化学分析表明，鸭嘴兽的毒素含有能够切断蛋白质的酶（蛋白酶），这项研究还解释了之前为何会出现自相矛盾的解释：因为鸭嘴兽的毒性具有季节性，它们在繁殖季节才会制造出最强效的毒素，这又进一步佐证了雄性鸭嘴兽的毒素主要用于争夺配偶的观点。

1935年，毒素学家查尔斯·凯拉韦（Charles Kellaway）和D.H.勒梅热勒（D.H.Le Messurier）明确提出，鸭嘴兽的毒素类似“一种毒性极弱的蛇毒”20 。不过直到30年后，人们才弄清了鸭嘴兽毒素的确切成分。因为早期研究者对毒素的兴趣几乎仅限于临床领域，他们致力于探索毒素剂量与人体反应之间的关系，努力寻找有效的治疗手段。不过到了20世纪30年代，学界的重心逐渐发生了转移。虽然很多科学家仍在坚持从医学的角度研究毒素和抗毒血清，但从20世纪40年代和50年代起，新一代的研究者开始探查毒素的分子作用机制，从而将这个领域的研究拓展到了更基础的层面。技术的进步也让研究者开始了解毒素及其成分的演化，一些新的洞见让我们看到了毒素在药学上的无限潜能。

长久以来，一个问题一直困扰着研究毒素的科学家：从动物身上提取的原始毒素含有多种成分，但始终没有找到很好的办法来分离这些成分。虽然化学家早已掌握了分离不同类型化合物的方法，例如油脂和蛋白质，但这些方法却不能完美地分离毒素的不同组分。这有点儿像是整理洗好的衣服：人们可以区分上衣和袜子，却没法根据衣服的颜色来分类，也不能区分长袖和短袖。比如说，有的毒素含有数百种肽（蛋白质的小片段），而且它们都能溶于水。这意味着该毒素的“水溶性组分”中可能含有数百种不同的化合物，如果将它注入小鼠体内，你根本不可能分清实际起效的到底是其中的哪一种或哪几种。

幸运的是，到了20世纪初，俄国科学家米哈伊尔·茨维特（Mikhail Tsvet）发明了色谱层析法（chromatography）来分离植物中的色素。后来这种方法经历了多次变化和改良，于是现在的科学家终于有了可靠的办法来分离和鉴定毒素的成分。色谱层析法的基本原理是这样的：将混合物溶解在某种液体（流动相）中，然后让这种液体流经一个具有特定属性的结构（固定相）。这个结构可以是一根简单的材料填充柱，液体在重力作用下流经这根柱子；结构也可以拥有特殊的化学性质，以便“黏附”特定类型的分子。混合液流经固定相时，由于各种化合物的分子尺寸、3D结构或化学性质总有微妙的差别，所以它们的流速也各不相同，通过这种方法，科学家们能够更精细地分离毒素的各种成分。

从20世纪40年代到50年代，新颖的色谱层析法不断涌现，正是在这个时期，如今我们熟知的高效液相色谱法（HPLC）登上了历史的舞台。现在，HPLC已成为毒素研究领域最重要的技术，它让科学家得以将毒素样品分离成独立的成分；与传统色谱法最大的不同之处在于，HPLC采用高气压（而非重力）迫使溶液流经固定相，色谱柱使用的材料也更加精细。20世纪中叶，科学家还发明了凝胶电泳（gel electrophoresis）来分离蛋白质、DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）分子。凝胶电泳利用电场来拉拽化合物，让它们在凝胶中穿行；带负电的分子被拽向电场一端，而凝胶的特性会影响各种分子的移动速度，在相同的时间内，某些分子会跑得更快。不妨想象一下，如果用相同的力将一根针和一根手指压入糖浆中，针的移动速度无疑会快得多。用凝胶电泳分离蛋白质的时候，影响分子移动速度的主要是它的尺寸，通过这种方法，科学家可以大致判断毒素中不同蛋白质的数量。凝胶电泳还可以帮助我们判断基因提取或基因扩增是否成功。今天，它已成为每一个研究毒素的实验室里不可或缺的技术手段。

分离技术的两大进步开启了现代毒素研究的新纪元。到20世纪70年代，全世界的实验室都学会了分析毒素中各种成分的活性，而不是将原始的毒液作为整体进行笼统的研究。科学家也开始分离出毒素中活性最强的一些成分。有史以来最畅销的药品卡托普利（Captopril，用于治疗高血压和心力衰竭）就是在这个时期问世的，人们从美洲矛头蝮蛇（Bothrops jararaca）的毒素中分离出了这种化合物，类似的例子还有很多。

彼得·坦普尔-史密斯（Peter Temple-Smith）在1973年发表的博士论文中利用新的分离技术检测了鸭嘴兽毒素的成分和活性。最终，他通过电泳法和色谱层析法发现了至少10种不同的蛋白质，并从那些可引发惊厥的组分中分离出了能杀死小鼠的化合物。但坦普尔-史密斯的研究仍不够全面，因为当时的分离和生物检定技术需要消耗大量毒素原料（比如说，因为搞不到足够的毒素，他没法做完整的致命性测试）。研究蛇毒比较容易，因为研究者可以反复提取同一条蛇的毒液，而且蛇能够相对轻松地制造出数毫升甚至数升毒液，但其他很多有毒生物制造出的毒素还不及研究所需的千分之一。虽然鸭嘴兽一次最多能射出4毫升毒液，但实际上，提取它的毒液相当困难。坦普尔-史密斯和其他研究者发现，他们平均每次只能提取100微升鸭嘴兽毒液21 ——鉴于当时的技术水平，要做精密的分析，这点儿毒液完全不够。

不过，生物测试很快就变得更加微型化，更先进的技术让科学家得以窥探不同分子的形状和结构，毒液量不敷研究之用的问题也迎刃而解。几位科学家因为改良了质谱法（MS）和核磁共振技术而获得了诺贝尔化学奖，在这些技术的帮助下，研究者第一次开始试着推测毒素中那些大型复杂化合物的化学成分。哪怕只有极少量的原始毒素，新的仪器也可以完成分析，并从中寻找出那些具有关键特质（例如能够降低血压、阻断神经脉冲或摧毁红细胞）的化合物。

20世纪90年代，有人继续着坦普尔-史密斯未能完成的研究。22 科学家们更深入地研究了从鸭嘴兽毒素中分离出来的活性肽、两种蛋白酶和一种透明质酸酶（hyaluronidase，这种酶又被称为毒素的“扩散因子”，因为它能切断透明质酸，而透明质酸是皮肤的重要成分，也是填充在细胞之间的“胶质”）。他们甚至测出了鸭嘴兽毒素某些组分的短序列，结果发现它们与蛇毒的成分十分相似。

接下来，一项新技术彻底改变了科学家研究有毒动物和毒质的方式：基因组学。1953年，沃森（Watson）、克里克（Crick）和富兰克林（Franklin）推导出了DNA结构。根据他们发现的序列，30年后的科学家发明了一种方法来扩增DNA片段。聚合酶链式反应（PCR）为最早的基因测序技术（桑格测序法）奠定了根基，科学家们迄今仍在使用这种方法。1989年，完整的基因测序首次成功；第一个完整的非病毒（一种细菌）基因组测序完成于1995年。在那之后的二十余年里，遗传学和基因组学成了科学界发展最为迅猛的领域。如今的高通量技术能在几小时内测定整个基因组，层出不穷的新方法还在不断缩短测序时间、降低实验成本。我们花费了漫长的时间，耗资亿万，终于在2003年首次完成人类基因组测序——未来5~10年内，人类基因组完整测序的成本可能会降低到1000美元以下。

而在毒素研究领域，遗传学革命开辟了前人未曾想见的康庄大道。科学家可以通过基因了解演化关系，确定哪些物种之间有密切的亲缘关系。他们可以比较毒质与其他蛋白质的序列，从而开始了解毒素的演化过程。除了DNA，科学家还发展出了核糖核酸（RNA，这种物质是DNA与蛋白质之间的桥梁）测序的方法，由此判断它表达的是哪种基因。基因组学让研究者得以对毒腺中表达的每一种蛋白质进行测序，通过这种方法，我们甚至根本不需要毒液就能探查毒素的成分。制药公司可以建立庞大的毒质数据库，从中寻找能够充当酶的物质，或者有可能与离子通道之类的“目标”进行互动的成分（稍后我将进一步讨论这个问题）。研究者将毒素分离、组分提取与基因组学相结合，毒素学也相应地变成了毒素组学（venomics）。通过这些综合研究，我们对有毒动物的了解达到了前所未有的程度，我们也逐渐发现，这些动物在生物化学方面的威能远超人们的想象。

如果没有基因组学，我们根本无法对比数十种不同的毒素成分，更无从知晓哺乳动物的毒素中含有类似毒鲉（stoneish）、蛇、海星和蜘蛛的毒质是一件多么奇怪的事情。我们不会知道，鸭嘴兽到底有多奇妙。

基因学海量发现带来的应用前景令科学家欢欣鼓舞。“鸭嘴兽毒素引发的症状十分罕见，这意味着它的毒素中含有许多独特的物质，它们可能在临床上意义重大。”悉尼的毒素学家卡米拉·惠廷顿（Camilla Whittington）和她的同事这样写道。但鸭嘴兽的许多秘密仍有待我们去揭露。比如说，谁也不知道鸭嘴兽螫刺带来的剧痛到底是毒素中的哪种成分引发的。要是能弄清这个问题，我们就能进一步了解这种动物，或许还能更深入地了解我们自己。“这有可能，”惠廷顿等人写道，“引领我们发现新的人类疼痛受体，从而研发出更好的止痛药。”

回到龙柏考拉保护区，小贝把那只羞涩的哺乳动物放回窝里以后，我站在水族箱前，看着它游来游去，寻找可口的小虾。它翻滚扭动身体，像鱼一样优雅地在水中穿行。发现目标以后，它立即张大嘴巴吞下食物，一边吃一边摇头摆尾，憨态可掬。保护区要到15分钟后才会开放，所以现在，这里完全属于我一个人。我试图想象，早期的探险家第一次遭遇这种奇怪的毛球时会是怎样的场景。如果当时在场的是我，我铁定会为它深深着迷。我甚至根本不会考虑鸭嘴兽可能非常危险，我会迫不及待地抓一只来仔细看看。就算是现在，即使我已经知道这种哺乳动物身携剧毒，我仍深深地被它吸引。我与它的阴险毒素之间只隔着一道玻璃墙。而与其他一些声名狼藉的有毒动物遭遇时，我甚至连这样的屏障都没有。

注释：

[1] 美国著名木偶师。——编注