方舟子的Blog

1921年春天的一个晚上，德国生理学家奥托·洛伊维做了一个梦。他在梦里设计出实验证明神经信号是怎么从神经传递到肌肉的。当时已经知道信号在神经纤维里是通过电传播的，但是怎么再传到肌肉细胞呢？人们很自然地想到也是通过电。但是解剖发现，神经和肌肉细胞并不是紧密结合在一起的，它们之间有一个30纳米的间隙。间隙虽小，却也是一个障碍，让人疑惑：电流能否从神经通过间隙传到肌肉，还是有某种物质穿越间隙把信号传递过去？

洛伊维苦思冥想这个问题，所谓“日有所思，夜有所梦”，他在梦中竟然想到了一个实验来证明它。半夜梦醒，他抓起床头柜上的纸笔写下了梦里所想，然后又躺下睡觉。第二天早上醒来，他拿起床头柜上的纸张一看，傻了，完全看不懂写的是什么。幸而当天晚上他又再次梦见了这个实验计划，这回梦醒后不敢再拖延了，连夜去实验室做实验。

对于洛伊维晚年讲的这个梦故事的真实性，我们无从判断。我们知道的是他当时的确设计了一个巧妙的实验。这个实验用到了两个青蛙离体心脏，用生理盐水代替血液灌注离体心脏，还能让它们继续跳动。不同的是一个心脏还保留了迷走神经，另一个心脏没有。洛伊维先用电刺激第一个心脏的迷走神经。迷走神经是副交感神经，受到刺激后会让心脏跳动减慢。然后洛伊维把灌注第一个心脏的生理盐水取出一部分，灌注到第二个心脏，发现它的跳动也减慢了。这就证明了迷走神经受到刺激后会释放一种物质到生理盐水当中，是这种物质导致了心跳减慢。洛伊维把这种未知物质叫做“迷走神经素”，之后英国生理学家戴尔实验室证明了“迷走神经素”就是他们已研究多年的乙酰胆碱。1936年，这两个好朋友因为发现第一种神经递质共享诺贝尔生理学或医学奖。

现在我们知道了，神经信号是这么传递到肌肉细胞的：运动神经受到刺激后，释放乙酰胆碱到间隙当中，乙酰胆碱在间隙里扩散，到达了肌肉细胞。肌肉细胞表面上有乙酰胆碱受体，乙酰胆碱和受体结合，引起肌肉收缩。但是肌肉不能一直收缩，不然就成抽搐了，所以这时候还需要乙酰胆碱酯酶上场，把乙酰胆碱分解掉，肌肉就放松了。

这个过程的某个步骤出了问题，都会是致命的。例如，如果乙酰胆碱酯酶失去了活性，没法分解乙酰胆碱，肌肉一直抽搐，然后麻痹，而控制呼吸的肌肉一旦麻痹，人就会窒息死亡。一些神经毒剂就是通过与乙酰胆碱酯酶结合，让它失去活性来发挥作用的。这是德国化学家施拉德无意中发现的。施拉德本来是在研究用有机磷作为杀虫剂。1936年他合成了一种毒性非常强的杀虫剂——塔崩，不小心滴了一滴到实验桌上，几分钟后他和助手都感到瞳孔收缩、晕眩、呼吸困难，三周后才痊愈。

对人毒性这么强的物质显然不适合用作杀虫剂，而是适合作为杀人武器。纳粹在接到施拉德的报告后，大规模生产塔崩作为化学武器，后来又研发出了与塔崩类似的但是毒性更强的沙林、梭曼、环沙林，还没投入战场就被盟军缴获了。据说，希特勒曾经打算使用这些化学武器的，他的军事专家警告他说，同盟国也掌握了生产这些化学武器的技术，而且生产能力更强，如果首先使用它们，会遭到更严重的报复，希特勒才打消了使用化学武器的念头。这些神经毒剂被称为“G系列”，G代表德国。其中最著名的是沙林。日本邪教奥姆真理教1995年在日本东京地铁施放的“毒气”就是沙林。沙林其实是液体，但是挥发性强，所以可以当毒气使用。

虽然希特勒因为害怕遭到同盟国反击而不敢使用神经毒剂，但是并没有同盟国第二次世界大战期间研发神经毒剂化学武器的记载。同盟国是在战后才研发出了比G系列毒性更强的V系列神经毒剂。和G系列一样，V系列也是在研发有机磷杀虫剂的过程中偶然发现的，是英国化学家在1952年研发出来的，也是因为发现毒性太强没法当农药使用，引起了英国军方的兴趣，把它接手用来作为化学武器研发。但是到了1958年，因为英国放弃了化学武器和化学武器的研发，英军拿这些神经毒剂的资料跟美军交换获得了核武器的资料。V系列神经毒剂有几种，其中毒性最强的是VX，它是油状液体，沾上皮肤后可以渗透入人体。一个人皮肤上只要沾上一滴（大约10毫克）VX，就会被毒死。VX是人类制造出来的毒性最强的毒剂，在国际上被视为大规模杀伤武器加以禁止。

VX从没有在战场上使用过（但愿以后都没人用）。作为一种毒性极强的毒药，它当然也可以被用来刺杀。最早这么干的也是奥姆真理教。1994年，奥姆怀疑某个信徒是间谍，派人用自制的VX将他刺杀：把VX装在针筒里，在街上对着该“间谍”的脖子上喷，“间谍”追了几十米后昏倒，在医院昏迷了十天后死亡，是史上第一个被VX杀死的人。第二个则发生在今年2月13日马来西亚吉隆坡机场，受害者是著名的朝鲜人金正男，他遭到两个年轻女子的刺杀，在送往医院的途中身亡，轰动了世界。他是怎么死的，有各种各样的说法。最终，马来西亚警方根据尸体解剖和化验的结果，认定金正男是被VX毒死的。

据马来西亚警方说，刺客是先把毒药抹在自己手上，然后再抹到金正男的脸上。有人就觉得奇怪了，既然VX可以透过皮肤进入人体，毒性又这么强，怎么刺客自己没事？两个刺客之所以没事，有个很好的解释，她们用的是二元VX。军方的研究发现，要把VX当化学武器使用，是没有必要直接释放VX的，可以把无毒的QL和硫混合，让它们发生反应，立即产生VX。这叫二元VX。在根据化学武器条约销毁VX之前，美国和俄罗斯都生产过二元VX。从监控视频看，金正男遇刺的过程，是先有一个女子朝他脸上抹东西，然后另一个女子从后面用布罩住金正男的脸。所以很可能这两个刺客各用了一种药剂，它们是没有毒的，在金正男的脸上二者混合后，才产生了VX，而两个刺客并没有接触到VX，所以她们没有受影响。

VX毒性太强，作用太迅速，适合用于做化学武器，是不适合用来下毒搞暗杀的，因为受害者会当场死亡，刺客不容易逃脱。那些等受害者离开了下毒现场才毒性发作的毒药，更适合用来下毒，下毒的人不容易被抓住。这是历史上VX第一次被用来搞暗杀，策划的人可能根本就不担心刺客被抓住，才会使用毒性这么强的毒药。

神经毒剂毒性这么强，有没有解药呢？有的。根据神经毒剂的中毒原理，解药有三大类，一类是和乙酰胆碱竞争，跟乙酰胆碱受体结合后让乙酰胆碱结合不上去，这样就抵消了乙酰胆碱的作用。这类解药主要是阿托品，它本身也是毒药，副作用很大，过量使用也会死人。第二类解药是通过让乙酰胆碱酯酶恢复功能来起作用的，例如解磷定，它倒是没有毒，但是药效比较慢，在临床上要跟阿托品同时使用。还有一类解药是通过清除体内的VX来起作用的，例如丁酰胆碱酯酶，这是生物制剂，成本非常高，目前还未用于临床。这三类解药中，最常见的是阿托品。如果部队上了战场担心会遇到敌人使用VX化学武器，就会让士兵随身带阿托品，一旦敌人使用VX，赶快注射阿托品就能消除VX的毒性。

前面我们说到VX是人类制造出来的毒性最强的毒剂，之所以加上“人类制造出来的”限定，是因为在自然界还有比VX毒性更强的毒素。毒性最强的毒素是肉毒杆菌分泌的肉毒素，注射几十纳克就可以毒死一个人。肉毒素也是通过影响乙酰胆碱的功能起作用的，不过和有机磷神经毒剂不同，它抑制了运动神经释放乙酰胆碱，这样就导致了肌肉瘫痪。控制呼吸的肌肉瘫痪了导致呼吸困难，体内产生的二氧化碳排不出去，人就会昏迷，然后死亡。不过，和有机磷神经毒剂不同的是，肉毒素毒性很慢，通常要几十个小时乃至几天后才会出现症状，抢救还来得及。

    和VX不同的是，肉毒素离我们的生活很近。时不时的，会有人因为吃了被肉毒杆菌污染的肉制品，而发生肉毒素中毒。偶尔也会有婴儿吃了被肉毒杆菌孢子污染的蜂蜜中毒，因为婴儿的消化系统还不完善，消化不了肉毒杆菌孢子，孢子可以在婴儿消化道内繁殖肉毒杆菌，导致中毒，所以婴儿不要吃蜂蜜。还有很多人，为了美容，定期往脸上注射肉毒素，人为制造肌肉瘫痪，暂时地消除皱纹。

奥姆真理教也试验过用肉毒素投毒，在1990～1995年间曾经三次在东京市中心和美军基地投放肉毒素，不过没人中毒。也有的国家试图研发肉毒素作为生物武器。美国和俄罗斯都研发过，最后放弃了，因为发现肉毒素难以作为针对军队的武器使用，容易伤及无辜。对恐怖分子来说当然不用担心这点。1991年海湾战争结束的时候，伊拉克曾经宣布它生产出了19000升肉毒素。如果是真的，那足以杀死世界上所有的人。幸运的是，这些肉毒素和伊拉克传说中的大规模杀伤武器一样消失得无影无踪，萨达姆政权被推翻后，美军只搜到了一管肉毒杆菌。

2017.3.3.

（《科学世界》2017.4.）