那些只需几毫克就能致死的剧毒物质究竟是怎么起作用的？
要理解这一点，我们得先对身体的运作有一个基本认知。我们身体的每一个细胞，从大脑神经元到心脏肌肉，再到肝脏解毒单元，都是依靠着极其复杂的生化反应在运转。这些反应由蛋白质主导，蛋白质就像是细胞里的各种“工具”和“机器”，执行着各种任务。而这些任务，又离不开与蛋白质精确结合的“钥匙”——小分子物质。这些小分子可以是我们摄入的营养素（比如维生素、葡萄糖），也可以是我们身体自身产生的信号分子（比如激素、神经递质）。
而那些只需几毫克的剧毒物质，它们之所以能造成如此灾难性的后果，往往是因为它们在极低的浓度下，就能以一种“压倒性”的方式干扰这些关键的生化反应。它们通常会通过以下几种主要途径来达到目的：
1. 模仿与锁定：假冒“钥匙”，扰乱信号
许多剧毒物质是“伪装大师”。它们的外形结构和我们身体必需的某些小分子非常相似，比如某些神经递质或酶的辅因子。因此，它们可以轻易地“欺骗”身体的接收器或蛋白质，像一把错误的钥匙一样，插进本应属于正确钥匙的锁孔里。
比如，著名的神经毒剂沙林（Sarin）。 它能模仿神经递质乙酰胆碱（Acetylcholine）与一种叫做乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase）的酶结合。正常情况下，乙酰胆碱在神经信号传递后会被乙酰胆碱酯酶迅速降解，让神经信号停止，肌肉放松。但沙林一旦与乙酰胆碱酯酶结合，就会“牢牢地”锁定它，使其失去活性。这就好比你酶这个“垃圾处理员”的清洁工罢工了，结果就是乙酰胆碱不断堆积。过量的乙酰胆碱会在神经末梢不停地刺激肌肉和腺体，导致肌肉抽搐、呼吸困难（肺部过度分泌粘液，支气管收缩）、瞳孔缩小，最终因呼吸衰竭而死亡。沙林之所以剧毒，是因为它对乙酰胆碱酯酶的抑制是不可逆的，而且只需要极少的量就能让大量的酶失活。
2. 强行关闭或激活：直接破坏“开关”
有些毒物则不玩伪装游戏，它们直接以更粗暴的方式干预蛋白质的功能。
比如，氰化物（Cyanide）。 氰化物的作用机制是干扰细胞呼吸，这是我们身体获取能量的最关键过程。在细胞的线粒体中，有一个称为“细胞色素c氧化酶”（Cytochrome c oxidase）的蛋白质复合物，它负责在呼吸链的最后一步传递电子，并最终产生ATP（细胞的能量货币）。氰化物会与这个复合物中的铁离子结合，强行关闭这个电子传递的“闸门”。一旦这个过程停止，细胞就无法产生能量，即使身体有充足的氧气也无济于事。全身细胞，尤其是对能量需求极高的脑细胞和心肌细胞，会迅速“断电”，功能衰竭，导致器官停止工作，生命也就此终结。氰化物只需要极少的量就能让细胞呼吸链的大部分酶失活，其高效的破坏力令人震惊。
3. 破坏结构或功能：摧毁“机器”本身
有些毒素可能不会直接去“干扰”反应，而是去破坏执行任务的“机器”——蛋白质的结构。
比如，一些重金属离子，如汞（Mercury）。 汞离子可以与蛋白质中关键的硫醇基（SH）发生强烈的结合，形成稳定的汞硫键。蛋白质的结构和功能往往高度依赖于其三维构象，而硫醇基之间的二硫键（SS）在维持这种构象中起着重要作用。汞离子破坏了这些关键的化学键，导致蛋白质变性，失去原有的活性。当大脑、肾脏等关键器官中的大量蛋白质因汞中毒而失活时，它们的正常功能就无法维持，最终导致死亡。
4. 干扰 DNA 和 RNA：篡改“指令”
更深层次的毒物，甚至可以干扰我们细胞的遗传信息，也就是DNA和RNA。
比如，一些化疗药物（虽然是为了治病，但其原理也说明了这类机制）或者某些生物毒素。 它们可能通过插入DNA之间，阻止DNA的复制或转录，或者通过烷基化DNA（在DNA上添加烷基基团），改变DNA的结构，使其无法被准确读取。一旦细胞复制或蛋白质合成的“指令”被错误地篡改，细胞就会出错，或者直接死亡。
为什么只需几毫克？
核心原因在于“放大效应”和“敏感靶点”。
放大效应： 许多生化反应是连锁反应，一个关键酶的失活，可能导致下游一系列反应的中断，或者上游物质的异常堆积，这种效应会逐级放大。就像多米诺骨牌，推倒第一块，后面的就顺势倒下。
敏感靶点： 身体的许多关键生理过程，尤其是在神经系统和能量代谢中，都依赖于极其微量的物质来精确调控。例如，一个神经元的放电，可能只需要极少量的神经递质。一旦这些关键的“调控因子”被扰乱，即使微量的毒素也能产生巨大的影响。
想象一下，你的身体是一个拥有数万亿个精密零件的超级机器。而这些剧毒物质，就是那些能够精准地插入到齿轮的缝隙里，或者破坏最关键的轴承，让整个机器在短时间内轰然解体的“特种弹药”。它们不需要破坏所有零件，只需要破坏那么一两个最关键、最敏感的“开关”或“动力源”，结果就是灾难性的。
它们的工作方式，与其说是“蛮力”，不如说是“黑客攻击”，它们以一种精确而高效的方式，利用身体自身的运作规则，来达到毁灭性的目的。这就是为什么我们说，在毒理学领域，剂量决定毒性，而这些物质，它们的“效率”高到令人胆寒。
网友意见
世界上最毒的物质显然不是钋元素，而是位于题主的排行榜第三名的：肉毒梭菌分泌的肉毒毒素（botulinum toxin），不过，它也没文章里说的「4克毒死一亿人」那么强，它对人的吸入半致死量是0.004μg/kg，按正常人体重60kg计算，一毫克的量够毒死2000多人……4克的量也才够毒死八百万人……
钋元素半致死量是0.089μg/kg，还差一点。钚的话毒性就更小了，果壳网还专门有一个谣言破解帖子：【地震特辑】毒钚一片，人类全灭？
而且把放射性危害当做毒性，怎么说也稍微有点「耍流氓」的嫌疑。它更像是物理伤害。
作为食品专业的学生，平时对常见的食物致病菌还是比较了解的。肉毒梭菌是食物致病菌里最凶险的一种。一旦中毒，除非马上采用抗毒素治疗，否则基本无药可救。历史上曾经出现过多起由于食用被肉毒梭菌污染的罐头而灭门的惨案（不是开玩笑！）
更恶劣的是，这货很难完全根除，因为它们有「变身」的「超能力」。在恶劣条件下，它们能够「变身」成芽孢状态。处于芽孢状态的细菌，耐热，耐冷，耐酸碱，耐干旱，基本抵御一切恶劣环境。在实验室里，想消灭芽孢，得在180℃ 下干热5-15分钟，100℃ 下湿热5小时，或高压蒸气121℃ 30分钟才行！
唯一可以制服它们的一点就是：它们是厌氧细菌，在富含氧气的情况下是无法繁殖，也无法分泌毒素的。所以一般这种细菌常见于严格隔绝氧气的罐头制品和真空包装食品中，与空气有流通的食品一般不会发生问题。
（插一句，现今的罐头制品由于添加了亚硝酸盐，对肉毒梭菌具有强烈的抑制作用。所以可以放心吃了！大家不要再说不敢吃罐头这种话啦~）
还有一点就是，肉毒梭菌在15度以下的低温就会「变身」成芽孢状态，而芽孢状态的肉毒梭菌是无法分泌毒素的。因此，让它始终保持在芽孢状态，也能起到良好的控制效果。很多肉类食品都采用冷链运输，除了保鲜，防止肉毒梭菌污染也是目的之一。
虽然肉毒梭菌的芽孢耐高温，但肉毒毒素是不耐高温的。在80度条件下持续15分钟就能让毒素分解。所以肉类充分煮熟也是预防肉毒毒素中毒的好方法。
那么，肉毒毒素中毒的原理是什么呢？
肉毒毒素跟其他毒物不同，是一种含有两个氨基酸链的多肽。大家可能会奇怪，既然是多肽，那经过消化以后不都变成氨基酸了吗。怎么会有毒性？
原来，肉毒毒素并非由活着的肉毒梭菌释放，而是先在肉毒梭菌细胞内产生无毒的前体毒素，在肉毒梭菌死亡自溶后前体毒素游离出来，经胰蛋白酶或细菌产生的蛋白酶激活后方始具有毒性。
太阴险了有木有！
激活以后的毒素有相当强的酸稳定性，可以耐受胃酸环境和胃蛋白酶的消化，然后被肠道M细胞直接吸收到体内。
就像这样。
肉毒毒素一旦吸收到体内，就能作用于神经系统，阻断神经末梢乙酰胆碱的释放。大家高中生物课一定学过，乙酰胆碱是人体中最重要的神经递质。如果乙酰胆碱的释放受到阻碍了，神经信号就没法在神经间传导了。
这是详细的中毒机理示意图，肉毒毒素可以把突触小泡与细胞膜结合的受体蛋白质们---SNARE Protein 拦腰斩断，这样导致了突触小泡不能跟细胞膜结合，胞吐无法完成。因此乙酰胆碱就分泌不出来了。
于是，毒素的结果是：导致运动神经和自主神经的全面瘫痪。
一开始可能感到眩晕，四肢麻木
接着你会发现你动不了了，无法控制自己的肌肉了。
最后是连呼吸肌都麻痹了，这时你发现你已经无法自主呼吸了。
清醒着死去。
恩，这应该不是个痛快的死法吧。
最后，还是想吐槽一下……
虽然顶着「世界最强毒素」的美名……
由于肉毒毒素有麻痹肌肉的作用……
现在，这货被广泛用于美容行业。
PS: Clostridium botulinum 是属于梭菌属的，翻译成「肉毒杆菌」容易引起误解。「肉毒梭菌」是更专业的译法。
PS2: 对付芽孢还有一个小trick叫「间歇灭菌法」，先高温杀一次菌，保证所有活菌都杀死，只剩下芽孢存在。这时把产品置于合适条件下，诱使那些剩下的芽孢重新萌发成活细菌，这时再杀第二次。活细菌变芽孢的速度没那么快，所以这个trick通常很好用的~
PS3: 肉毒毒素作为生化武器来研制是完全有可能的，所以目前各个国家防控得是相当严格的。美国疾病控制预防中心将其视为A级生物恐怖制剂。
PS4: 亚硝酸盐能够抑制肉毒梭菌的生长，这就是为什么罐头食品，加工肉制品要添加「让大家深恶痛绝的」亚硝酸盐的原因之一。两害相权取其轻吧，而且微量的亚硝酸盐对人体的伤害确实小到可以忽略不计。
PSV: 所以，现在的各种加工食品和罐头食品，只要加工过程符合规范，添加了亚硝酸盐，是可以放心吃的。发生肉毒毒素中毒事件的概率已经是极低了。如果还不放心，吃之前充分煮熟。
（看到下面有不少人留言说不敢吃罐头食品了，我是来科普的，不是来散布恐慌的！！现在的罐头食品可以放心吃！！！！）
PSP: 看来，还是有些人想不通为什么 “这么一点点的量” 就能够杀死一个大活人了
很简单，因为已经够多了。
下面我们来进行一些简单计算。初中知识即可。
肉毒毒素作为多肽，在所有毒素中个头已经算灰常大了，分子量在90-120万左右，我们就取100万好了。
也就是说每摩尔肉毒毒素质量是 10^6 g
阿伏伽德罗常数是6.02* 10^23，也就是说每摩尔有 6.02* 10^23 个分子。
两端同除 10^12， 得到：1微克的肉毒毒素有6.02* 10^11个分子。
人体的半致死量大约0.24微克，大约是1.44* 10^11个分子。
几千亿个分子还不算多？？？
人体神经元胞体数目也就在140亿这个数量级。
个头这么大的毒素，都能轻易达到这个数量级。其他类型的毒素可想而知了。
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从大范围杀伤的角度来说，任何化学毒素都很难比得上可自我复制的微生物病原体。一个细菌的重量的数量级只有万亿分之一克，但它在适宜的环境下五分钟就可以二分裂一次，这样算下去，24个小时就能繁衍出重量超过地球的子孙。当然，环境限制了这种发展，人类免疫系统也不是吃素的，只有拥有最强悍的基因的微生物可以以微不足道的种群数量为起点，扩散全球大开杀戒。人类曾多次领教过它们的厉害。因黑死病和天花，人类曾死过上亿人。而且，再有毒的化学毒素也会在漫长的岁月里通过化学反应消耗掉，而病原体却可以通过繁殖和变异避免这种消耗。若追究病原体一开始传播时的重量，那真是比化学毒素毒性大多了。
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