新型千足虫衍生生物碱通过与Sigma-1受体相互作用，展现出治疗疼痛和神经系统疾病的潜力。(图片来源：Shutterstock)
千足虫或许并非世界上最受追捧的动物，但在它们的众多足肢中，却蕴藏着化学黄金。这些不起眼的节肢动物刚刚揭开了新的秘密——其中一种可能实际上是治疗严重神经系统疾病的良方。随着大量新研究的涌现，千足虫，特别是被称为节板亚纲(Colobognatha)的亚类，因其强大的化学防御物质而受到科学界的关注。
这一新兴趣源于对多种萜类生物碱(terpenoid alkaloids)的发现，这是一种特殊的天然化合物。这些分子之所以引人注目，是因为它们以可能启发未来药物的方式与神经受体相互作用。此次发现的核心是Andrognathus corticarius，一种小型森林栖息千足虫，它的名字值得你记住——因为它的化学物质有朝一日可能帮助缓解疼痛或治疗神经系统疾病。
古老千足虫蕴含现代医学希望
2020年之前，关于节板亚纲千足虫化学防御的研究相对较少，仅有多节目(Polyzoniida)被认为能产生萜类生物碱。但如今，大量研究表明其他目类，特别是平足目(Platydesmida)，也能产生这些分子——且化学多样性更为广泛。
弗吉尼亚理工学院化学家艾米丽·梅弗斯(Emily Mevers，右)及其研究生罗斯·坎贝尔(Rose Campbell)在体育场树林(Stadium Woods)中翻动原木搜寻千足虫。(图片来源：Steven Mackay)
弗吉尼亚理工学院化学家艾米丽·梅弗斯(Emily Mevers)的这项新研究聚焦于Andrognathus corticarius，它是其他平足目的进化表亲。这种千足虫生活在弗吉尼亚理工学院校园内一片名为体育场树林(Stadium Woods)的树木落叶层和倒木中。寻找制药宝藏的地点听起来并不特别，但这些动物已被证明是复杂新型生物碱的丰富来源。
研究人员从千足虫的防御分泌物中披露了两个新的结构类别：andrognathines和andrognathanols。这些分子在千足虫化学中前所未有。每种骨架都携带多种脂肪酸，生成大量相关分子。
其中结构最复杂的andrognathanol拥有七个连续的立体生成中心——这在天然化合物中极为罕见，在实验室中合成也极为困难。这些分子并非用于展示。千足虫在受到物理威胁时会故意释放它们。在自然界中，这可能是捕食者(如蚂蚁)出现的信号。实验室测试中，这些物质导致蚂蚁行为异常，表现出混乱和迷失方向。
森林地表下的秘密
千足虫是一个古老的节肢动物谱系。尽管普遍存在于潮湿土壤和落叶层中，但由于它们隐秘的习性，其生物学的许多方面仍鲜为人知。关于它们的食性、行为和具体栖息地的了解相对有限。它们的化学生态学——它们产生什么、为何产生以及如何产生——更是个"黑箱"。
艾米丽·梅弗斯致力于探索鲜为人知的化学前沿，她与弗吉尼亚理工学院昆虫学系的千足虫专家保罗·马雷克(Paul Marek)合作。他们从森林地面收集千足虫，并使用质谱分析和核磁共振等强大设备分析分泌物的化学成分。
此前，梅弗斯和马雷克曾研究过来自美国太平洋西北地区的另一种千足虫褶缘马陆(Ischnocybe plicata)。第二种物种也提供了作用于称为Sigma-1的神经受体的生物碱。该受体在大脑中至关重要，也与疼痛感知、神经保护和某些精神疾病相关。褶缘马陆生物碱被证明能选择性且有效地作用于Sigma-1受体——这对药物开发来说是个有利信号。
如今，梅弗斯团队已在A. corticarius中发现andrognathines和andrognathanols，为其武器库增添了另一组化学物质。几种新化合物甚至能与Sigma-1受体结合。
尽管其完整意义仍在研究中，但这种结合的可复制性更有力地证明这些生物碱可能作为新型药物的模板。
从森林地面到药房货架
天然化合物几个世纪以来一直是药物发现的蓝图。包括抗生素和抗癌药物在内的许多最强大药物，最初都源自细菌、真菌或植物。千足虫有朝一日也可能获得同样的赞誉。
然而，这不会轻易实现。在A. corticarius中发现的化合物的化学复杂性将在实验室中难以复制。"这些化合物相当复杂，因此在实验室中合成它们将需要一些时间，"梅弗斯表示。
要全面了解其药用潜力，首先需要获得大量样本。这将涉及有机化学家介入，在实验室高度受控的环境中组装这些分子。合成后，可对这些化合物进行更详细的研究，观察其对人类细胞的影响，并最终在动物模型中测试。
但即使现在，前景也十分广阔。Sigma-1已经是新药发现中经过验证的靶点，特别是用于控制慢性疼痛和神经退行性疾病。拥有可与之作用的天然分子为药物研究提供了新途径。
小怪物蕴含大希望
这不仅仅是一个千足虫的故事——而是关于如何被低估的物种能解决大问题的故事。随着科学家不断发现近在眼前的生态系统，他们正发现意想不到的复杂性和实用性。
梅弗斯的研究为不断增长的化学生态学文献增添了重要篇章。它表明，即使是最不起眼的生物也可能含有有用的化合物。这也彰显了多学科合作的价值。
化学家、生态学家和昆虫学家共享他们的才能，成功揭示了在不久前还无人知晓的事物。
千足虫或许行动缓慢，但科学正在加速前进——希望是，曾经被轻视为" creepy crawly"(令人毛骨悚然的爬虫)的东西，很快就能悄然进入我们的药柜。
研究结果已在线发表于《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)。
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