马陆或许不是世界上最受欢迎的动物，但在它们众多的腿中，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——这一发现可能成为治疗严重神经系统疾病的良方。随着大量新研究的涌现，马陆，特别是被称为Colobognatha的一个亚纲，因其强大的化学防御物质而受到科学界的关注。
这种新兴趣源于发现了多种萜类生物碱，这是一种特殊类型的天然化合物。这些分子尤其令人兴奋，因为它们与神经受体的相互作用方式可能启发未来的药物。这一发现的重点是Andrognathus corticarius，一种小型森林栖息马陆，它的名字你最好记住——因为它的化学成分有一天可能帮助缓解疼痛或治疗神经系统疾病。
古老马陆与现代医学前景
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目，也能产生这些分子——而且具有更广泛的化学多样性。
弗吉尼亚理工学院化学家艾米丽·梅弗斯（Emily Mevers）的新研究聚焦于Andrognathus corticarius，这是其他Platydesmida目马陆的进化表亲。它生活在弗吉尼亚理工学院校园内被称为体育场树林（Stadium Woods）的一片树木的落叶层和倒下的木材中。这听起来并不是一个寻找制药宝藏的不寻常地点，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披露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。每种骨架都带有多种脂肪酸，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，在实验室中合成也相当困难。这些分子并不是用来展示的。当受到身体威胁时，马陆会故意释放它们。在自然界中，这可能是因为捕食者（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类群。虽然在潮湿的土壤和落叶层中普遍存在，但由于它们的隐秘性，关于其生物学的许多方面仍然模糊不清。关于它们吃什么、如何行为以及特定栖息地，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。
研究未充分探索化学前沿的艾米丽·梅弗斯与弗吉尼亚理工学院昆虫学系的马陆专家保罗·马雷克（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来分析分泌物的化学成分。
此前，梅弗斯和马雷克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、神经保护和一些精神疾病有关。Ischnocybe生物碱被证明对Sigma-1具有选择性和有效的反应——这对制药来说是一个有利的迹象。
现在，梅弗斯团队在A. corticarius中发现了andrognathines和andrognathanols，他们又向武器库中添加了一组化学物质。几种新化合物甚至与Sigma-1受体结合。
尽管其全部意义仍在研究中，但这种结合的可复制性更有力地表明这些生物碱可以作为新型药物的模板。
从森林地表到药房货架
天然化合物已有数百年作为药物发现的蓝图。包括抗生素和癌症药物在内的最强大药物，最初都源自细菌、真菌或植物。马陆有朝一日也可能如此。
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，因此在实验室中合成它们将需要一些时间，"梅弗斯表示。
为了了解它们的全部药用潜力，首先需要获取大量这些物质。这将需要有机化学家介入，在实验室高度控制的环境中组装分子。合成后，可以更详细地研究这些化合物对人类细胞的影响，最终在动物模型中进行测试。
但即使现在，前景也很广阔。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。拥有可以与之作用的天然分子，为药物研究提供了新途径。
小怪物，大希望
这本质上不是马陆的故事——而是关于如何被低估的物种能解决大问题的故事。随着科学家继续发现眼前存在的生态系统，他们发现了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。它说明，即使是最不起眼的生物也可能拥有有用的化合物。它也表明了多学科合作的价值。
化学家、生态学家和昆虫学家分享了他们的才能，成功地揭示了一些在不久前甚至无人知晓的事物。
马陆可能行动缓慢，但科学正在加速前进——希望是，曾经被轻视为"creepy crawly"（令人毛骨悚然的小爬虫）的东西，很快就能潜入药柜。
研究结果已在线发表在《美国化学学会杂志》上。
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