困擾科學界三十年的野生動物之謎解開:研究發現白頭海雕死亡的原因
據外媒報導,當數十隻老鷹被發現死在阿肯色州的一個湖邊後,引起了研究人員的主意。它們的死亡–以及後來其他水鳥、兩棲動物和魚類的死亡–是一種神經系統疾病的結果,這種疾病導致它們的大腦白質中形成孔洞。近三十年的實地和實驗室研究已經建立了解開這個野生動物之謎所需的主要線索。老鷹和水鳥的死亡發生在深秋和冬季,那段時期在水庫內有過量的入侵水生雜草,鳥類可以在到達後五天內死亡。
但直到最近,引起這種疾病的毒素–空泡性髓鞘病還不為人所知。現在,在花了數年時間確定了一種新的有毒藍綠藻(藍藻)物種並分離出有毒化合物後,來自佐治亞大學的一個跨學科研究小組和國際合作者確認了這種毒素的結構。該成果近日發表在《科學》雜誌上。
藍藻在特定條件下生長在入侵的水生植物Hydrilla verticillata的葉子上:在有溴化物的人工湖中。這種細菌–以及因其引起的疾病而導致的動物死亡–已經在美國東南部的流域中被記錄下來。這就是對於任何從事戶外活動的人–釣魚者、獵人、觀鳥者等都要注意這種神經系統感染的跡象,避免食用受感染的動物的原因。
“我們希望人們在從這些湖泊中帶走鳥類或魚類之前能夠認識到它,”首次發現藍藻的佐治亞大學Warnell林業與自然資源學院副教授Susan Wilde說。在一些動物中,如鳥類、海龜、蠑螈甚至一隻海狸,這種疾病表現為不穩定的運動或抽搐。不過垂釣者必須更加謹慎,因為在沒有明顯症狀的情況下,不可能在魚身上發現毒素。
“對於魚類來說,這很難。我會避免吃有病變或某種畸形的魚,我們確實看到受影響的魚游速很慢,但垂釣者不會看到,”Wilde補充道。”我們希望人們知道有這種疾病記錄的湖泊,並謹慎食用這些湖泊的鳥類和魚類。”Wilde和研究藍藻的Warnell研究生已經編制了地圖和受影響流域的名單。
最近的研究詳細說明了該細菌基因組的新圖譜,這是了解它如何發展和生存的最後一塊拼圖。Wilde和其他人自2001年以來一直在研究藍藻,當時白頭海雕開始在佐治亞州、南卡羅來納州和北卡羅來納州死亡。隨後的幾十年裡,人們發現了藍藻本身,即Aetokthonos hydrillicola(拉丁語,意為”生長在Hydrilla上的老鷹殺手”),並在這種入侵的水生植物和吃它的動物之間建立了聯繫。
但直到最近,德國馬丁-路德大學哈勒-維滕貝格分校藥學研究所的Timo Niedermeyer教授說,這種腦部衰竭性疾病的起源是一個謎。Niedermeyer研究藍藻天然產品多年,他想幫助把這些碎片拼湊起來。他聯繫了Wilde並提出合作。在野外採集的Hydrilla樣本被送到他那裡,他的實驗室在實驗室裡培養了藍藻,並將它們送回UGA做進一步測試。但檢測結果是陰性。實驗室裡的藍藻並沒有誘發這種疾病。
“不僅僅是鳥兒發瘋了,我們也是。我們想弄清楚這個問題。”Niedermeyer說。他又一次讓UGA送來樣本。
他的研究小組的博士生Steffen Breinlinger就用一種新的成像質譜儀對植物葉子表面的成分進行逐個分子的研究。他發現了一種新的物質,這種物質只存在於藍藻生長的葉子上,但在藍藻培養物中不會產生。他對分離出的分子的化學結構進行調查,發現了五個溴原子。
“這個結構真的很壯觀,”Breinlinger說。對於藍藻形成的分子來說,這些特性是不尋常的,它們為為什麼在實驗室條件下沒有形成毒素提供了解釋,在實驗室條件下,溴是不存在的。”然後我們將溴化物添加到實驗室培養物中,藍藻開始產生毒素。”
在對分離的分子進行了近十年的測試,以及德國和喬治亞州的實驗室之間的合作之後,他們有了自己的證據:該分子確實會引發空泡性髓鞘病。研究人員將他們的發現稱為aetokthonotoxin,即”殺死老鷹的毒藥”。
“最後,我們不僅抓到了兇手,還確定了藍藻用來殺死那些老鷹的武器,”威爾德說。
這種神經系統疾病在歐洲尚未發生,也沒有形成毒素的藍藻菌的實例報導。目前還不知道人類會受到空泡性髓鞘病的影響,不過該研究確實成功地用毒素影響了雞,Wilde還在繼續測試魚和水禽,如鴨子和庫鳥是否患有該病。