图像来源，Hirampereira/ iNaturalist
三纹蛙（Ameerega trivittata）演化出毒素是为了防御掠食者。
物种以多种方式变得有毒。有些会自行制造毒素：例如蟾蜍科的蟾蜍会产生称为强心苷（cardiac glycosides）的分子，这种分子会阻止一种叫做钠钾帮浦（sodium-potassium）的蛋白质将离子泵入和泵出细胞。而这种离子输送对维持细胞体积、肌肉收缩以及神经讯号传递至关重要。
其他动物体内寄宿着能产毒的细菌——例如河豚，吃下牠们含河豚毒素的肉可能致命。
还有许多动物透过食物取得毒素——例如毒蛙，牠们吞食含毒昆虫和螨类；包括那种被喂给地蛇的青蛙。
随着一些动物演化成有毒，牠们也重塑自己身体以避免自我中毒。牠们所吃的生物，或吃牠们的生物，也发生了同样的事情。这些适应机制中研究得最深入的，是那些通常会被毒素瘫痪的蛋白质的变化，让它们产生抗性。例如，以富含强心苷的马利筋为食的昆虫，已演化出强心苷无法结合的钠钾帮浦。
但德国汉堡大学分子生物学家苏珊娜·多布勒（Susanne Dobler）说，改变一个重要分子可能会为动物带来问题。她对以马利筋种子为食的大马利筋蝽象进行了研究，发现这种帮浦对糖苷的抗性越强，其效率就越低。而这对于神经细胞来说尤其成问题，因为这种帮浦在神经细胞中至关重要。
这种虫子似乎已经进化出应对问题的方法。在2023年的一项研究中，多布勒及其同事研究了这种生物体内三种版本帮浦的抗毒性。他们发现，功能最强大的版本——存在于大脑中——也是最容易被毒素影响的那一种。多布勒表示，乳草蝽象一定进化出了其他方法来保护大脑免受糖苷类毒素的侵害。
多布勒推测可能涉及称为ABCB运输蛋白的分子：这些蛋白位于细胞膜上，负责把废物与不需要的物质排出细胞。她发现某些天蛾利用位于神经组织周围的ABCB运输蛋白，将强心苷排出细胞外。或许乳草蝽象也发挥类似的作用。
多布勒同时也在测试另一个假设：许多昆虫的肠道细胞膜上拥有ABCB运输蛋白，阻止有毒物质进入体内。这可能解释为什么以富含强心苷的铃兰为食、亮红色的洋蔥叶虫似乎完全不受毒素影响，只是把毒素排出体外。2023年多布勒的报告指出，这些粪便还有驱逐掠食性蚂蚁的好处。
对皇家地蛇来说，肝脏似乎是关键。塔文的团队从细胞培养实验中发现，蛇肝脏萃取物中的某些成分，可抵御三条纹箭毒蛙的毒素。团队推测，蛇可能有酶可以将致命物质转变成无毒形式，就像人体能代谢酒精和尼古丁一样。蛇肝脏也可能含有某些蛋白质能与毒素结合，使其无法与目标结合——像海绵般吸附。科学家已在某些毒蛙的血液中发现此类“毒素海绵”蛋白，让牠们能抵抗从食物中获得的致命麻痹性贝类毒素和生物碱毒素。
加州地松鼠似乎也用类似方法保护自己免受响尾蛇毒液攻击。响尾蛇毒液是由数十种毒素构成的混合物，会破坏血管壁、阻止血液凝固等。地松鼠的血液含有可阻止某些毒素的蛋白质——这些蛋白质类似响尾蛇自身所使用的，用来防止毒液在牠们的专门毒腺之外造成伤害。
不同蛇群的毒液成分各异，而密西根大学演化生物学家马修·霍尔丁（Matthew Holding）有证据显示，地松鼠的抗蛇毒蛋白组合是为对付当地蛇种量身打造。
这类防御并非万无一失。霍尔丁说，响尾蛇会不断演化出新的毒液来对付适应了的松鼠，而即使是响尾蛇，若注射足量自己产生的毒液也会死亡。
这就是为什么动物，即便有抗性，也会在第一道防线上尽量避免毒素。因此有地蛇拖曳青蛙的行为，也有某些乌龟只吃有毒蝾螈的腹部皮与内脏，而避开致命的背皮。甚至像帝王蝶幼虫这类对强心苷有抗性的昆虫，也会咬破马利筋的叶脉，先排出毒液再开吃。
利用毒素
许多动物还会找到安全之地摄取毒素并加以利用。比如虹彩狗毒虫（dogbane beetle），牠从寄主植物取得强心苷，然后——可能透过ABCB运输蛋白——把它们搬运到背部作为防御。“如果你惹毛这些甲虫，你会看到牠们的翅鞘，也就是背部表面，冒出小小的液滴。”多布勒说。
透过这类毒素借用，有些昆虫开始依赖寄主植物才能生存。帝王蝶与马利筋之间的关系就是典型例子——也是这些紧密连结能产生深远影响的典型案例。
在2021年的一项研究中，加州大学柏克莱分校的演化生物学家暨遗传学家诺亚·怀特曼（Noah Whiteman）与同事找出了四种已演化出能耐受强心苷、得以以帝王蝶为食的动物。其中之一是黑头大嘴雀，一种会在墨西哥山顶冷杉林中以帝王蝶为食的鸟类——这些森林是蝴蝶南迁越冬的栖地。
怀特曼说，想想看：一种在安大略省草原上的乳草植物中合成的毒素，竟然帮助塑造了一种鸟类的生物学特性，使它能够在数千英里外的森林中安全觅食。 “这真是太神奇了，”他说，“这种小分子经历了漫长的旅程，并对进化产生了如此的影响。”
