马陆或许并非世界上最受欢迎的动物，但在它们众多的足肢中，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——这一秘密可能实际上成为严重神经疾病的治愈方法。随着大量新研究的涌现，马陆，特别是被称为Colobognatha的亚纲马陆，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样萜类生物碱的发现，这是一种特殊类型的天然化合物。这些分子特别令人兴奋，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。这一发现的重点是Andrognathus corticarius，一种生活在森林中的小型马陆，它的名字你最好记住——因为它的化学物质可能有一天帮助缓解疼痛或治疗神经系统疾病。
古老马陆与现代医疗前景
在2020年之前，关于Colobognatha马陆化学防御的研究相对较少，只有Polyzoniida目被认为能产生萜类生物碱。但现在，大量研究表明，其他目，特别是Platydesmida，也能产生这些分子——并且具有更广泛的化学多样性。
弗吉尼亚理工大学化学家Emily Mevers的新研究聚焦于Andrognathus corticarius，它是其他Platydesmida的进化表亲。它生活在弗吉尼亚理工大学校园内被称为Stadium Woods的一片树林的落叶和倒木中。这听起来可能不是寻找制药宝藏的异常地点，但这些动物已被证明是复杂新生物碱的丰富来源。
从马陆的防御分泌物中揭示了两个新的结构类别：andrognathines和andrognathanols。这些分子在马陆化学中是前所未有的。每种支架都带有脂肪酸调色板，生成大量相关分子。
最复杂的结构，andrognathanol，拥有七个连续的立体中心——这在天然化合物中很罕见，在实验室中合成组装也十分困难。这些分子不是用来展示的。当受到身体威胁时，马陆会故意释放它们。在自然界中，可能是捕食者（如蚂蚁）的存在。在实验室测试中，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
马陆是一个古老的节肢动物谱系。虽然普遍存在于潮湿的土壤和落叶中，但它们的隐秘性使得关于它们生物学的许多方面仍然模糊不清。关于它们吃什么、如何行为以及它们的具体栖息地，人们知之甚少。它们的化学生态学——它们产生什么、为什么以及如何产生——更是个黑匣子。
Emily Mevers研究了探索不足的化学前沿，她与弗吉尼亚理工大学昆虫学系的马陆专家Paul Marek合作。他们从森林地表收集马陆，并使用包括质谱和核磁共振在内的强大设备分析分泌物的化学成分。
早些时候，Mevers和Marek曾与来自太平洋西北地区的另一种马陆Ischnocybe plicata合作。第二种物种也提供了作用于名为Sigma-1的神经受体的生物碱。该受体在大脑中很重要，也与疼痛感、神经保护和某些精神疾病有关。Ischnocybe生物碱被证明能选择性且有效地作用于Sigma-1——这对制药来说是个有利的迹象。
现在，Mevers的团队已在A. corticarius中发现andrognathines和andrognathanols，他们为自己的武器库增添了另一组化学物质。几种新化合物甚至与Sigma-1受体结合。
虽然其完整意义仍在研究中，但这种结合的可重复性更强地证明这些生物碱可作为新型药物的模板。
从森林地表到药房货架
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最强大药物，最初都源自细菌、真菌或植物。马陆也许有朝一日也能这么说。
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难以在实验室中复制。"这些化合物相当复杂，所以它们在实验室中合成需要一些时间，"Mevers表示。
要了解它们的全部医疗潜力，首先需要大量获取。这将涉及有机化学家介入，并在实验室的高度受控环境中组装分子。合成后，这些化合物可以更详细地研究它们对人类细胞的影响，最终在动物模型中进行研究。
但即使现在，前景也很广阔。Sigma-1已经是发现新药物的既定靶点，特别是用于控制慢性疼痛和神经退行性疾病。拥有可与之配合的天然分子为药物研究提供了新途径。
小怪物，大希望
这本身并不是一个马陆故事——而是关于如何被低估的物种可以解决大问题的故事。随着科学家继续发现近在眼前的生态系统，他们发现了意想不到的复杂性和实用性。
Mevers的研究为不断增长的化学生态学文献增添了关键的一章。它表明，即使是最不起眼的生物也可能拥有有用的化合物。它还表明了跨学科合作的价值。
化学家、生态学家和昆虫学家分享了他们的才能，并成功揭示了一些在不久前还无人知晓的东西。
马陆可能行动缓慢，但科学正在加速前进——希望是，曾经被斥为"令人毛骨悚然的爬行动物"的东西很快就能爬进药柜。
研究结果已在线发表在《美国化学学会杂志》上。
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