The Bite That Heals
A. Michael decided to go for a swim. He was on vacation with his family in Guerrero, Mexico, and it was hotter than blazes. He grabbed his swimming trunks from where they’d been drying on a chair, slid them on, and jumped into the pool. Instead of cool relief, a burning pain ripped through the back of his thigh. Tearing off his trunks, he leaped naked from the pool, his leg on fire. Behind him a small, ugly, yellow creature was treading water. He scooped it into a Tupperware container, and the caretaker of the house rushed him to the local Red Cross facility, where doctors immediately identified his attacker: a bark scorpion, Centruroides sculpturatus, one of the most venomous species in North America. The fierce pain from a sting is typically followed by what feels like electric shocks racking the body. Occasionally victims die.
Michael quyết định đi bơi. Anh đang đi nghỉ cùng gia đình ở Guerrero, Mexico, và trời nóng như thiêu. Anh chộp lấy chiếc quần bơi đang phơi trên ghế, mặc vào và nhảy xuống hồ bơi. Thay vì cảm giác mát lạnh dễ chịu, một cơn đau rát xé toạc mặt sau đùi anh. Xé toạc chiếc quần bơi, anh nhảy trần truồng khỏi hồ, chân như bốc cháy. Phía sau anh, một sinh vật nhỏ, xấu xí, màu vàng đang bơi đứng trong nước. Anh vớt nó vào một hộp Tupperware, và người trông coi ngôi nhà vội vã đưa anh đến cơ sở Chữ thập đỏ địa phương, nơi các bác sĩ ngay lập tức nhận diện kẻ tấn công: một con bọ cạp vỏ cây (bark scorpion), Centruroides sculpturatus, một trong những loài có nọc độc nhất Bắc Mỹ. Cơn đau dữ dội từ vết chích thường được theo sau bởi cảm giác như những cú sốc điện giật khắp cơ thể. Thỉnh thoảng nạn nhân có thể tử vong.
B. Luckily for Michael (who asked me not to give his full name), the bark scorpion is common in the area, and antivenom was readily available. He had an injection and was released a few hours later. In about 30 hours the pain was gone. What happened next could not have been predicted. For eight years Michael had endured a condition called ankylosing spondylitis, a chronic autoimmune disease of the skeleton, a sort of spinal arthritis. No one knows what triggers it. In the worst cases the spine may fuse, leaving the patient forever stooped and in anguish. “My back hurt every morning, and during bad flare-ups it was so horrible I couldn’t even walk,” he says.
May mắn cho Michael (người đã yêu cầu tôi không nêu tên đầy đủ), loài bọ cạp vỏ cây này rất phổ biến trong khu vực, và huyết thanh kháng độc có sẵn ngay lập tức. Anh được tiêm một mũi và xuất viện vài giờ sau đó. Khoảng 30 giờ sau, cơn đau biến mất. Điều xảy ra tiếp theo là điều không thể đoán trước được. Trong tám năm, Michael đã phải chịu đựng một căn bệnh gọi là viêm cột sống dính khớp (ankylosing spondylitis), một bệnh tự miễn mãn tính của hệ xương, một dạng viêm khớp cột sống. Không ai biết nguyên nhân gây ra nó. Trong những trường hợp tồi tệ nhất, cột sống có thể dính liền lại, khiến bệnh nhân vĩnh viễn phải khom lưng và đau đớn. “Lưng tôi đau mỗi sáng, và trong những đợt bùng phát tồi tệ, nó khủng khiếp đến mức tôi thậm chí không thể đi lại”, anh nói.
C. But days after the scorpion sting, the pain went away, and now, two years later, he remains essentially pain free and off most of his medications. As a doctor himself, Michael is cautious about overstating the role of the scorpion’s venom in his remission. Still, he says, “if my pain came back, I’d let that scorpion sting me again.” Venom—the stuff that drips from the fangs and stingers of creatures lurking on the hiking trail or hiding in the cellar or under the woodpile—is nature’s most efficient killer. Venom is exquisitely honed to stop a body in its tracks. The complex soup swirls with toxic proteins and peptides—short strings of amino acids similar to proteins. The molecules may have different targets and effects, but they work synergistically for the mightiest punch. Some go for the nervous system, paralyzing by blocking messages between nerves and muscle. Some eat away at molecules so that cells and tissues collapse. Venom can kill by clotting blood and stopping the heart or by preventing clotting and triggering a killer bleed.
Nhưng vài ngày sau khi bị bọ cạp đốt, cơn đau đã biến mất, và giờ đây, hai năm sau, anh vẫn cơ bản không còn đau và không phải dùng hầu hết các loại thuốc. Bản thân là một bác sĩ, Michael thận trọng về việc nói quá vai trò của nọc bọ cạp trong sự thuyên giảm bệnh của mình. Tuy nhiên, anh nói, “nếu cơn đau quay lại, tôi sẽ để con bọ cạp đó đốt tôi lần nữa.” Nọc độc—thứ chất lỏng nhỏ ra từ răng nanh và ngòi châm của những sinh vật ẩn nấp trên đường mòn đi bộ hoặc trốn trong hầm rượu hay dưới đống củi—là kẻ sát nhân hiệu quả nhất của tự nhiên. Nọc độc được mài giũa tinh vi để chặn đứng cơ thể ngay tại chỗ. “Món súp” phức tạp này xoáy trộn với các protein độc và peptide—những chuỗi axit amin ngắn tương tự protein. Các phân tử có thể có mục tiêu và tác dụng khác nhau, nhưng chúng hoạt động hiệp đồng để tạo ra cú đấm mạnh mẽ nhất. Một số tấn công hệ thần kinh, gây tê liệt bằng cách chặn tin nhắn giữa dây thần kinh và cơ bắp. Số khác ăn mòn các phân tử khiến tế bào và mô sụp đổ. Nọc độc có thể giết chết bằng cách làm đông máu và ngừng tim hoặc bằng cách ngăn đông máu và gây ra chảy máu chết người.
D. All venom is multifaceted and multitasking. (The difference between venom and poison is that venom is injected, or dibbled, into victims by way of specialized body parts, and poison is ingested.) Dozens, even hundreds, of toxins can be delivered in a single bite, some with redundant jobs and others with unique ones. In the evolutionary arms race between predator and prey, weapons and defenses are constantly tweaked. Drastically potent concoctions can result: Imagine administering poison to an adversary, then jabbing him with a knife, then finishing him off with a bullet to the head. That’s venom at work.
Tất cả nọc độc đều đa diện và đa nhiệm. (Sự khác biệt giữa nọc độc (venom) và chất độc (poison) là nọc độc được tiêm vào nạn nhân qua các bộ phận cơ thể chuyên biệt, còn chất độc thì bị ăn/uống vào.) Hàng chục, thậm chí hàng trăm loại độc tố có thể được đưa vào trong một vết cắn, một số có nhiệm vụ dư thừa và số khác có nhiệm vụ độc nhất. Trong cuộc chạy đua vũ trang tiến hóa giữa kẻ săn mồi và con mồi, vũ khí và phòng thủ liên tục được tinh chỉnh. Kết quả có thể là những hỗn hợp pha chế mạnh mẽ khủng khiếp: Hãy tưởng tượng việc tiêm chất độc vào đối thủ, sau đó đâm hắn bằng dao, rồi kết liễu hắn bằng một viên đạn vào đầu. Đó chính là cách nọc độc hoạt động.
E. Ironically, the properties that make venom deadly are also what make it so valuable for medicine. Many venom toxins target the same molecules that need to be controlled to treat diseases. Venom works fast and is highly specific. Its active components—those peptides and proteins, working as toxins—have been derived from venom. New treatments for autoimmune diseases, cancer, and pain could be available within a decade.
Trớ trêu thay, những đặc tính khiến nọc độc gây chết người cũng chính là những gì làm cho nó có giá trị đối với y học. Nhiều độc tố trong nọc độc nhắm vào cùng các phân tử cần được kiểm soát để điều trị bệnh. Nọc độc hoạt động nhanh và có tính đặc hiệu cao. Các thành phần hoạt tính của nó—những peptide và protein hoạt động như độc tố—đã được chiết xuất từ nọc độc. Các phương pháp điều trị mới cho các bệnh tự miễn, ung thư và đau đớn có thể sẽ có sẵn trong vòng một thập kỷ tới.
F. “We aren’t talking just a few novel drugs but entire classes of drugs,” says National Geographic Society Emerging Explorer Zoltan Takacs, a toxinologist and herpetologist. So far, fewer than a thousand toxins have been scrutinized for medicinal value, and a dozen or so major drugs have made it to market. “There could be upwards of 20 million venom toxins out there waiting to be screened,” Takacs says. “It’s huge. Venom has opened up whole new avenues of pharmacology.” Toxins from venom and poison sources are also giving us a clearer picture of how proteins that control many of the body’s crucial cellular functions work. Studies of the deadly poison tetrodotoxin (TTX) from puffer fish, for instance, have revealed intricate details about the way nerve cells communicate.
“Chúng ta không chỉ nói về một vài loại thuốc mới lạ mà là toàn bộ các lớp thuốc,” Zoltan Takacs, Nhà thám hiểm mới nổi của National Geographic, một nhà độc học và nhà bò sát học, cho biết. Cho đến nay, chưa đến một nghìn độc tố được xem xét kỹ lưỡng về giá trị y học, và khoảng một tá loại thuốc chính đã được đưa ra thị trường. “Có thể có tới hơn 20 triệu độc tố nọc độc ngoài kia đang chờ được sàng lọc,” Takacs nói. “Con số thật khổng lồ. Nọc độc đã mở ra những con đường hoàn toàn mới cho dược lý học.” Các độc tố từ nguồn nọc độc và chất độc cũng đang cho chúng ta một bức tranh rõ ràng hơn về cách các protein kiểm soát nhiều chức năng tế bào quan trọng của cơ thể hoạt động. Ví dụ, các nghiên cứu về chất độc chết người tetrodotoxin (TTX) từ cá nóc đã tiết lộ những chi tiết phức tạp về cách các tế bào thần kinh giao tiếp.
G. “We’re motivated to look for new compounds to lessen human suffering,” Angel Yanagihara of the University of Hawaii told me. “But while doing that, you may uncover things you don’t expect.” Driven in part out of revenge for a box jellyfish sting she endured 15 years ago, Yanagihara discovered a potential wound-healing agent within the tubules that contain jellyfish venom. “It had nothing to do with the venom itself,” she said. “By getting intimate with a noxious animal, I’ve been informed way beyond my expectations.”
“Chúng tôi được thôi thúc tìm kiếm các hợp chất mới để giảm bớt đau khổ cho con người,” Angel Yanagihara của Đại học Hawaii nói với tôi. “Nhưng khi làm điều đó, bạn có thể khám phá ra những điều bạn không ngờ tới.” Được thúc đẩy một phần bởi sự trả thù cho vết đốt của sứa hộp mà cô phải chịu đựng 15 năm trước, Yanagihara đã phát hiện ra một tác nhân chữa lành vết thương tiềm năng bên trong các ống nhỏ chứa nọc độc sứa. “Nó chẳng liên quan gì đến bản thân nọc độc cả,” cô nói. “Bằng cách trở nên thân thiết với một loài động vật độc hại, tôi đã được khai sáng vượt xa mong đợi của mình.”
H. More than 100,000 animals have evolved to produce venom, along with the glands to house it and the apparatuses to expel it: snakes, scorpions, spiders, a few lizards, bees, sea creatures such as octopuses, numerous species of fish, and cone snails. The male duck-billed platypus, which carries venom inside ankle spurs, is one of the few venomous mammals. Venom and its components emerged independently, again and again, in different animal groups. The composition of the venom of a single snake species varies from place to place and between adults and their young. An individual snake’s venom may even change with its diet.
Hơn 100.000 loài động vật đã tiến hóa để sản xuất nọc độc, cùng với các tuyến để chứa nó và các bộ máy để tống nó ra: rắn, bọ cạp, nhện, một số loài thằn lằn, ong, sinh vật biển như bạch tuộc, nhiều loài cá và ốc nón. Thú mỏ vịt đực, mang nọc độc bên trong cựa ở mắt cá chân, là một trong số ít động vật có vú có nọc độc. Nọc độc và các thành phần của nó xuất hiện độc lập, lặp đi lặp lại, ở các nhóm động vật khác nhau. Thành phần nọc độc của một loài rắn duy nhất thay đổi từ nơi này sang nơi khác và giữa con trưởng thành với con non. Nọc độc của một cá thể rắn thậm chí có thể thay đổi theo chế độ ăn uống của nó.
I. Although evolution has been fine-tuning these compounds for more than a hundred million years, venom’s molecular architecture has been in place much longer. Nature repurposes key molecules from around the body—the blood, brain, digestive tract, and elsewhere—to serve animals for predation or protection. “It makes sense for nature to steal the scaffolds already in place,” Takacs says. “To make a toxin to wreck the nervous system, it’s most efficient to take a template from the brain that already works in that system, make some tiny changes, and there you have it: Now it’s a toxin.” Not all venom kills, of course—bees have it as a nonlethal defense, and the male platypus uses it to show rival males who’s boss during mating season. But mostly it’s for killing, or at least immobilizing, an animal’s next meal. Humans are often accidental victims. The World Health Organization estimates that every year some five million bites kill 100,000 people, although the actual number is presumed to be much higher. In rural areas of developing countries, where most bites occur, victims may not be able to get treatment or may instead choose traditional therapies and are therefore not counted.
Mặc dù quá trình tiến hóa đã tinh chỉnh các hợp chất này trong hơn một trăm triệu năm, cấu trúc phân tử của nọc độc đã tồn tại lâu hơn nhiều. Tự nhiên tái sử dụng các phân tử chủ chốt từ khắp cơ thể—máu, não, đường tiêu hóa và những nơi khác—để phục vụ động vật cho việc săn mồi hoặc bảo vệ. “Thật hợp lý khi tự nhiên đánh cắp các khung sườn đã có sẵn,” Takacs nói. “Để tạo ra một độc tố phá hủy hệ thần kinh, hiệu quả nhất là lấy một mẫu từ não vốn đã hoạt động trong hệ thống đó, tạo ra một vài thay đổi nhỏ, và thế là xong: Giờ nó là một độc tố.” Tất nhiên, không phải tất cả nọc độc đều giết chết—ong có nó như một biện pháp phòng thủ không gây chết người, và thú mỏ vịt đực sử dụng nó để cho các đối thủ đực biết ai là ông chủ trong mùa giao phối. Nhưng chủ yếu nó là để giết, hoặc ít nhất là làm bất động, bữa ăn tiếp theo của động vật. Con người thường là nạn nhân ngẫu nhiên. Tổ chức Y tế Thế giới ước tính rằng mỗi năm có khoảng năm triệu vết cắn giết chết 100.000 người, mặc dù con số thực tế được cho là cao hơn nhiều. Ở các vùng nông thôn của các nước đang phát triển, nơi xảy ra hầu hết các vết cắn, nạn nhân có thể không được điều trị hoặc thay vào đó chọn các liệu pháp truyền thống và do đó không được thống kê.