這種草蛙能利用由血紅蛋白降解產生的有毒的膽綠素

圖片來源：Santiago R。 Ron

石雲雷

為了捕食和躲避天敵，蛙類（無尾目）演化出了能有效融入環境的面板。大部分蛙類透過面板中的色素細胞擁有綠色或其他顏色的面板。但對於一些同樣呈現出綠色面板的樹蛙和草蛙來說，事情就沒有這麼簡單了。一項最新研究發現，它們的面板中缺乏這些色素細胞，因此不得不在體內大量富集一種有毒色素（膽毒素）。與此同時，它們還演化出了複雜的面板及其下層組織。

樹蛙面板的秘密

蛙類常見的綠色面板幫助它們在自然環境中隱藏自己，便於捕食或逃跑。那麼這些蛙類是如何變成綠色的？之前的一些研究發現，蛙類的面板表層存在一些色素細胞。這些細胞的排列方式、產生的各種色素成分能使蛙類面板呈現出綠色或其他顏色、特殊花紋和斑點。我們通常見到的側褶蛙屬，就是其中的一類。

2017年，阿根廷一家自然科學博物館的研究人員在《美國科學院院刊》上發表了一篇論文。他們首次發現了一種生活在南美洲的樹蛙——圓點樹蛙能自然發出熒光。當用紫外線光束照射這種樹蛙時，它們的面板能發出藍綠色熒光。

由於熒光在四足動物中並不常見，這些研究者進一步分析了這些樹蛙。他們發現，樹蛙的面板、淋巴組織和腺體中存在一些熒光分子，將吸收的短波的光轉變成長波的光，再反射出去。隨後，科學家陸續在多種樹蛙中發現了這種現象，但關於樹蛙面板的秘密才剛剛被揭開。

與大部分蛙類不同，這些樹蛙缺乏色素細胞，但依舊擁有綠色的面板。這一現象吸引了得克薩斯大學奧斯汀分校研究人員的注意。在近期發表於《美國科學院院刊》的一篇論文中，他們指出，這些樹蛙是因為變得更“毒”，才獲得了保護性的綠色。

為了變綠而帶“毒”

圓點樹蛙的綠色面板來源於它們的皮下腺體、淋巴等組織中存在的一些非細胞色素團。其中，最常見的一種色素是膽綠素。膽綠素一般由血紅蛋白的代謝產物膽紅素進一步代謝產生。對人體來說，這種化合物具有很高的毒性，因此當人體內產生膽綠素時，機體會透過肝膽將其迅速排除體外。而這種化合物在人體內的富集，通常會伴隨出現一些代謝功能受損，如嚴重的肝硬化，膽管阻塞等疾病。

但是，讓研究人員感到驚訝的是，圓點樹蛙存在大量的膽綠素，包括它們皮下的血液、淋巴、軟組織甚至是骨骼。圓點樹蛙體內的膽綠素濃度達到了代謝功能受損患者的4倍。相比於其他蛙類，其膽毒素水平更是它們的200倍。

這項新研究還顯示，這種現象可能普遍存在於430多種蛙類中，它們生活在不同的地區，如馬達加斯加、南美洲和東南亞等。其中，99%的蛙類為樹蛙、草蛙或是與樹蛙存在親緣關係的蛙類。研究人員發現，這些分佈在不同地區的蛙類透過漫長的趨同演化，各自學會了利用有毒的膽綠素。

這些蛙類到底是如何利用膽綠素的？實際上，圓點樹蛙體內並非大量存在膽綠素單體，而是後者與一種糖蛋白結合形成的化合物——膽綠素結合絲氨酸酶抑制劑（biliverdin-binding serpin，BBS）。除藍光、綠光和部分紅光外，BBS能吸收其他的可見光。正是透過這種方式，這些蛙類消除了這些膽綠素的毒性，併成功在體內保留和應用了這種色素。

把毒素變成有益物質

當然，除了豐富的膽綠素，這些半透明的蛙能呈現出不同的綠色面板，還與另外一個因素有關。研究人員注意到圓點樹蛙面板及下層的結構十分複雜，包括了4種不同的組織層，依次是面板組織、淋巴層（含有淋巴囊）、肌肉組織以及結締組織下層的鳥嘌呤晶體層。

當自然光透過外層面板組織進入淋巴層時，經過BBS吸收後剩餘的藍綠光和部分紅光會進一步穿過其肌肉組織，而結締組織下層中由鳥嘌呤晶體形成的“反光板”，能將未被吸收的光線反射出去。因此，圓點樹蛙的表面呈現為綠色和一部分紅色。

在獨立的演化程序中，這些樹蛙、草蛙體內的膽綠素能與不同的絲氨酸酶抑制劑結合，產生不同結構的BBS色素團。此外，在它們的骨骼、淋巴囊等組織中，也分佈著不同的色素團。這些因素導致這些蛙類面板的吸收光譜發生變化，進而呈現出不同顏色的面板。

最終，這些半透明的樹蛙、草蛙等經過複雜的演化，也能像具有色素細胞的蛙類一樣，擁有有利於在環境中隱藏和捕食的綠色面板。此外，它們也徹底發揮了這種演化的優勢，將有毒膽綠素轉變成了有益物質——研究人員發現，這些BBS色素還具有抑制病毒、清除自由基等作用，幫助這些蛙類抑制感染和炎症。

（據《環球科學》）