地球与环境

造成数百头大象水边惨死的蓝细菌,曾导致地球

 

前段时间,博茨瓦纳国家公园400多头大象神秘死亡。在死象中,有雄象和雌象,覆盖各个年龄段。据当地村民说,他们看到一些大象在死前蹒跚而行。大约 70% 的大象死亡发生在水坑附近。他们死后,并没有吸引到大量的秃鹫。

南部非洲国家博茨瓦纳被称为“大象王国”。虽然人口不到230万,但博茨瓦纳北部有超过12.9万头大象。大象的神秘死亡引起了许多生物学家的担忧。现在,导致大象神秘死亡的罪魁祸首终于找到了,那就是蓝藻。

蓝藻是古老的生物。它是一种大型的单细胞原核生物。它没有细胞核、线粒体、叶绿体、中心体、高尔基体、内质网、液泡,有的只有叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素、藻胆素。它是地球上最具划时代意义的生物。

大约 30 亿年前,地球原本是一个厌氧环境。地球从厌氧环境转变为好氧环境是由于蓝藻的出现和氧气的产生。当然,蓝藻光合作用产生的氧气也杀死了地球上90%的厌氧生物,也氧化了大气中的甲烷,将其转化为隔热作用较弱的二氧化碳,形成了地球上的第一大氧化。从此,真核生命登上了历史舞台。有氧环境下生物代谢的增强、有性繁殖后基因突变的加速等因素使生命的多样性得以快速发展。细胞进化为多个细胞。

然而,当年蓝藻过度繁殖,造成了地球被冰冻3亿年的悲剧。地质学家称之为氧气大灾变。此后,生活的发展进入了很长一段时间的停滞期。直到5.2亿年前,地球才迎来了前所未有的寒武纪生命大爆发。在很短的时间内,它从低级海绵动物变成了高级海绵动物。几乎所有脊椎动物的祖先,都出现了现代海洋生物。

科学家发现,当时大气中的氧含量达到了足以发展生物功能的水平。因此,生物进化出了骨骼、眼睛、脊索、口器和触手等,而且主要是身体两侧对称的。它们开始扩散到海洋的不同水层,并建立了现代海洋生态系统的雏形。由于大型捕食性虾的出现,复杂的食物链也开始建立,引发了未来5亿年生命进化的高潮。

直到现在,蓝藻仍然是生态系统的重要组成部分。它是许多水生生态系统中最稳定的基础。作为生产者,他们为整个生态系统提供原始食物来源,降低养殖成本。它们在富含氮和磷的水域中茁壮成长,可作为水体富营养化的指示生物。在富营养化的海湾和湖泊中,有某些属和种会引起赤潮和湖泊水华,严重时会造成大量水生动物死亡。他们是太湖、巢湖和滇池开花现象的幕后推手,并因此而臭名昭著。

最重要的是蓝藻会产生毒素。当蓝藻细胞破裂和破裂时,毒素被排放到水中。即使将水煮沸,也无法去除蓝藻毒素。

有些蓝藻甚至可以产生4种毒素,即肝毒素、神经毒素、内毒素和细胞毒素。其中危害最大的毒素称为微囊藻毒素,是一种具有生物活性的环状七肽化合物,是分布最广的肝毒素。它具有剧毒、分布广泛、结构稳定等特点。它是危害人体健康的重要生物毒素之一。

它与细胞(如肝脏和肾脏)中的蛋白磷酸酶特异性结合。在致命暴露下,15 至 60 分钟内会发生不可逆的器官损伤。在这种情况下,具有重要功能的肝脏和肾脏受损严重,以至于治疗可能几乎没有价值或没有价值。科学家们发现,蓝绿藻大量繁殖中的微囊藻毒素与人群中的肝癌密切相关。

微囊藻毒素对人类产生毒害作用的最早历史可以追溯到1000多年前的中国,当时诸葛亮记载他的部队从中国南方一条绿色(推测是蓝藻)河流中取水中毒而死喝酒后。 Arch Toxicol 发表的一项研究指出,藻类毒素已导致牛、水禽、羊、鱼和狗等动物以及人类中毒。在巴西发生的一起严重藻毒素中毒事件中,透析水被蓝藻产生的微囊藻毒素污染。在接受透析治疗的 131 名患者中,有 100 人出现了严重的肝功能衰竭,最终有 76 人死亡,其中 52 人归因于微囊藻毒素。

大象的神秘死亡是由蓝藻中的微囊藻毒素引起的,大象死亡事件的调查数据显示,70%的大象死亡在蓝藻生长的水坑附近。科学家们还在这些大象尸体的样本中检测到了神经毒性藻类毒素。研究人员认为,大象可能比其他动物更容易受到感染,因为它们会花大量时间在水中沐浴,喝更多的水。