Sharing Chemistry with the Community

Hóa học của những loài ếch độc

Những màu sắc sống động của các loài ếch độc cảnh báo về các hợp chất cực độc có trong da của chúng. Số lượng chất độc trong một con ếch được ước tính là đủ để giết chết 20.000 con chuột – nhưng những hợp chất này là gì, chúng đến từ đâu, và điều gì làm cho những con ếch không bị ảnh hưởng bởi tác dụng của chúng? Bài viết hôm nay sẽ cho bạn một cái nhìn rõ hơn!

Giới thiệu

Ếch phi tiêu độc là loài ếch có nguồn gốc từ các khu rừng nhiệt đới của Trung và Nam Mỹ. Có hơn 170 loài khác nhau, trong đó có một loạt các màu sắc tươi sáng khác nhau; trên thực tế, ngay cả trong một loài duy nhất cũng có thể có sự biến đổi về màu sắc, có thể dẫn đến nhận dạng sai. Màu sắc sống động này cảnh báo về bản chất độc hại của chúng, nhưng sự hiểu biết những chất độc này đã chứng tỏ là một thách thức lớn hơn bạn mong đợi.

Chất độc của ếch có nguồn gốc từ đâu?

Để bắt đầu, các nhà khoa học thậm chí còn không biết chắc chất độc đến từ đâu. Lý thuyết ban đầu là những con ếch tự sản xuất chất độc, mặc dù nó đã được ghi nhận rằng mức độ các hợp chất độc hại trong da của chúng giảm theo thời gian khi chúng được giữ trong điều kiện nuôi nhốt.

Các nghiên cứu đã cố gắng chứng minh rằng những con ếch tổng hợp các hợp chất không thành công, và điều này khiến các nhà khoa học xem xét khả năng khác: rằng những con ếch không tự tạo ra các hợp chất, nhưng lấy chúng từ đâu đó.

Điều này dẫn đến giả thuyết về chế độ ăn uống. Các nhà khoa học nhận thấy rằng ếch của cùng một loài cho thấy sự khác biệt trong sự cân bằng của các hợp chất độc mà chúng chứa trong thời gian, và tự hỏi liệu điều này có thể là do sự thay đổi trong chế độ ăn của chúng.

Điều tra thêm cho thấy sự hiện diện của các hợp chất alkaloid độc nhất định trước đây đã được biết đến ở kiến ​​và các động vật chân đốt khác, và rõ ràng là những con ếch bằng cách nào đó tích tụ các hợp chất này từ nguồn thức ăn vào da. Chính xác cách họ làm điều này là một khía cạnh của câu chuyện vẫn chưa rõ ràng.

Các chất độc chứa trong ếch độc

Chất độc chứa trong loài ếch độc rất phức tạp: hơn 800 hợp chất alkaloid khác nhau đã được xác định trong da của nhiều loài khác nhau. Nhiều lớp (họ) của các hợp chất này hiện đã có khả năng xác định được nguồn thức ăn, và các loài ếch khác nhau chứa các hỗn hợp khác nhau của các hợp chất. Chúng có thể bao gồm pumiliotoxins, histrionicotoxins, gephyrotoxin, và nhiều loại khác. Tuy nhiên, có lẽ chất độc nhất trong số các độc tố này là batrachotoxin.

Batrachotoxin là một trong những chất độc alkaloid độc nhất được biết đến. Nó được tìm thấy ở một số loài ếch độc, nhưng ở mức độ đặc biệt cao ở ba loài khác nhau: ếch độc vàng, ếch độc Kokoe và ếch độc đầu đen. Loài ếch độc vàng có chứa hàm lượng cao nhất của hợp chất, với một con ếch duy nhất được ước tính có chứa đủ độc tố để giết 20.000 con chuột, hoặc 10-20 người trưởng thành. Với độc tính cao như vậy, bạn có thể tự hỏi làm thế nào con ếch không chỉ chống chọi với chất độc khi nó có được từ chế độ ăn uống?

Batrachotoxin giết chết do ảnh hưởng của nó trên các kênh ion natri trong cơ thể. Nó liên kết với các kênh này và mở chúng ra, can thiệp vào sự truyền thần kinh và làm cho cơ co lại. Cuối cùng, điều này dẫn đến tim đập nhanh, sau đó ngừng tim và tử vong. May mắn cho những con ếch, chúng có thể tránh được số phận khó chịu này, nhưng cho đến gần đây các nhà khoa học không biết chính xác tại sao.

Người ta chỉ ra rằng những con ếch tránh các tác dụng của độc tố batrachotoxin nhờ một đột biến đơn trong phiên bản của protein kênh ion natri. Đột biến này không làm thay đổi các đặc tính của kênh ion natri, nhưng lại có khả năng chống lại độc tố batrachotoxin, có nghĩa là ếch được tự do tích tụ nó mà không giết chết chúng. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ chính xác đột biến này làm cho nó khó khăn hơn nhiều như thế nào đối với batrachotoxin để liên kết với các kênh, nhưng nghiên cứu sâu hơn vẫn có thể tiết lộ lý do.

Ngăn chặn độc tố batrachotoxin ở người

Nghiên cứu trong tương lai cũng có thể tiết lộ một cách ngăn chặn tác dụng của độc tố batrachotoxin ở người, điều này sẽ được hoan nghênh vì hiện tại không có thuốc giải độc cho hợp chất này. Rõ ràng điều gần nhất mà chúng ta hiện đang có với thuốc giải độc là đủ kỳ quặc, một hợp chất độc khác: tetrodotoxin, chất hóa học độc hại cao được tìm thấy trong cá nóc.

Nó hoạt động theo cách ngược lại với batrachotoxin – nó cũng liên kết với các kênh ion natri, nhưng chúng bị kẹt lại chứ không phải mở, vì vậy có thể làm giảm bớt các hiệu ứng của độc tố. Nó chắc chắn không có vẻ giống như điều trị lý tưởng, và tôi đã không thể tìm thấy bất kỳ hồ sơ của nó bao giờ thực sự được sử dụng.

Cuối cùng, mặc dù chúng nhận được ít sự chú ý, có rất nhiều câu chuyện thú vị khác trong số các alkaloid khác được tìm thấy trong ếch độc. Một thí dụ như vậy là epibatidine. Alkaloid độc này liên kết với các thụ thể acetylcholine nicotinic (nAChR) trên khắp cơ thể, gây co giật, liệt, và sau đó tử vong.

Mặc dù có những tác dụng độc hại này, nó cũng được nghiên cứu như một thuốc giảm đau tiềm năng, như ràng buộc với các thụ thể (receptor) mà nó mang lại cho nó tác dụng giảm đau. Tuy nhiên, khi liều giảm đau cũng rất gần với liều độc, nghiên cứu sử dụng nó đã bị ngưng.

Bây giờ thì các bạn đã hiểu về hóa học của những loài ếch độc rồi đúng không nào. Lần sau nếu vô tình bạn gặp phải chúng thì hãy cẩn thận nhé!

Tham khảo Compound Interest và tổng hợp.

Leave a Reply