帝王蝶是世界上最知名的蝴蝶之一，它橙色的翅膀上有黑色的边缘和白色斑点的点缀，非常具有辨识度。帝王蝶也是已知的唯一能像鸟类一样双向迁徙的蝴蝶。每年秋天，生活在加拿大和美国东部的帝王蝶会飞往墨西哥山区的森林越冬。然而这种美丽的蝴蝶从头到脚都充满了剧毒，毒素来源于它们食谱中的一种植物——马利筋。大多数动物不会食用马利筋。当浓度足够高时，马利筋的毒素可以杀死一匹马或一个人。
在一些非洲和南美洲部落甚至会将马利筋作为箭毒。帝王蝶的幼虫甚至只吃马利筋，这种毒素能在帝王蝶幼虫和成虫的体内累积，能威慑捕食者，而这一切都要归功于它们独特的基因突变。令人意外的是，一些以帝王蝶为食的动物，也进化出了相似的基因突变。近日，在一项发表于《当代生物学》的研究中，研究人员报告了四种与帝王蝶存在相似基因突变的生物，它们分别是黑头白斑翅雀、东部鹿鼠、一种胡蜂和一种线虫。
毒素沿着食物链向上移动，从植物（第一营养级）向上传递到食草的昆虫（第二营养级），再到捕食者和拟寄生物（第三营养级）。作为回应，捕食者和拟寄生物进化出了与帝王蝶相似的、抵抗毒素的能力。这可能是人类第一次在第三和第二营养级上，同时发现了针对位于第一营养级的有毒植物的抗性突变。马利筋的毒素是强心苷，它会干扰动物细胞的钠钾泵。钠钾泵控制心跳和神经放电，对动物来说至关重要。
人类从食物中获取的三分之一的能量，都是用来驱动它。当毒素破坏钠钾泵时，心脏就会停止跳动。而帝王蝶有3个关于钠钾泵的基因突变，强心苷无法在它们体内发挥作用。黑头白斑翅雀是这项研究中提到的4种动物之一，它和黑背拟鹂一起，在一个冬天里能吃掉数十万到一百万只帝王蝶。在帝王蝶中出现的3个基因突变中，黑头白斑翅雀存在其中2个基因突变。
从它们的捕食行为可以明显看出，黑头白斑翅雀和黑背拟鹂对帝王蝶体内的毒素的抵抗力不同。食用帝王蝶时，它们都会撕掉翅膀，但黑头白斑翅雀会吃掉帝王蝶的整个腹部，而黑背拟鹂只会吃腹部里面的内脏。一般来说，在帝王蝶的翅膀和外壳的角质层中，含有更高浓度的强心苷毒素。值得注意的是，这些动物在分子水平上发生了趋同进化。植物毒素至少导致了食物链的三个层次发生了进化等变化。
我猜测，还有其他拟寄生物或捕食者也进化出了与帝王蝶相同的抗性突变，发现它们只是时间问题。虽然针对钠钾泵的突变不是应对强心苷的唯一方法，但这似乎是生物采用的主要方法。以有毒的马利筋为起点，从食用马利筋的帝王蝶和其他昆虫，到捕食它们的鸟类和鼠类、及寄生在它们身上的胡蜂和线虫，全部进化出了相似的突变。它们“一物降一物”，在这条食物链上生生不息。