暴露於常用除草劑中的沙袋鼠出現生殖異常

2020-11-24 騰訊網

沙袋鼠(wallaby)出生時只有軟糖大小,還要在母親的育兒袋裡繼續發育完全。這使得它們比許多其他哺乳動物更容易受到外部威脅,比如化學汙染物。

攝影:AUSCAPE, GETTY IMAGES

越來越多的研究表明,莠去津會干擾動物的性發育。莠去津是一種種廣泛使用的除草劑,可用於農田、住宅草坪以及其他有除草需求的地方。目前,美國和澳大利亞是兩個世界上使用莠去津最多的兩個國家,兩國的溪流、湖泊和飲用水中常檢測出含量較低的莠去津。

8月份發表在《生殖、生育與發育》雜誌上的一項研究發現,莠去津損害了尤金袋鼠(Macropus eugenii)的生殖發育。尤金袋鼠是澳大利亞的一種有袋類動物,與袋鼠同屬一科。當研究人員在雌性沙袋鼠懷孕期間和哺乳期間給它們喝含有除草劑的水時,它們雄性後代的陰莖會變得更短更小。

這項研究提供了更多證據,證明莠去津「擾亂了我們體內荷爾蒙的平衡,」墨爾本大學的遺傳學家、研究作者Andrew Pask說道。他指的不僅僅是沙袋鼠,而是所有的哺乳動物——包括人類。

這項研究首次探索了莠去津對有袋類動物的影響,它們生下發育不全的小沙袋鼠,然後這些小沙袋鼠繼續在母親的育兒袋裡發育成熟。有袋類動物的生殖器在出生後才能發育完全,這意味著它們更有可能受到外部因素的影響,比如化學汙染,墨爾本拉特伯大學的有袋類動物研究員 Jennifer Graves說道,她並未參與這項研究。Graves表示,正因為如此,這些動物才有可能更清楚地表現出莠去津的作用,這種作用可能更微妙地發生在有胎盤的哺乳動物身上。

總部位於瑞士的先正達(Syngenta)是最大的莠去津生產商,它堅稱該產品是安全的。先正達公司對莠去津的影響進行了自己的研究,公司發言人Chris Tutino在一封電子郵件中表示:「目前沒有令人信服的證據表明莠去津會對野生動物產生有害影響。」

Tutino稱,在Pask的研究中,莠去津的濃度可能要比正常環境中的高,他表示這是一個「難以令人信服的暴露場景」。Pask不同意這種觀點,他引用了澳大利亞河流中莠去津高峰值含量的證據。Pask說,儘管在澳大利亞水域記錄的最高濃度是這項研究中使用的1 / 8,但動物可能通過食用噴灑了化學物質的植物暴露於額外的莠去津中。

沙袋鼠,比如圖中拿拉他布國家公園(Narawntapu National Park)的這些,可以接觸到溪流中的除草劑莠去津,也會食用噴灑了化學藥劑的植物,這可能會損害它們的性發育。

攝影:EWEN BELL, NAT GEO IMAGE COLLECTION

發育中斷

莠去津是美國使用頻率第二高的除草劑,每年要向農作物噴灑31751噸,主要是玉米、甘蔗和高粱。澳大利亞是它的第二大市場,每年消耗2721噸。歐盟在2004年禁止了莠去津的使用,原因是缺乏證明這種化學物質安全性的證據,並且對其在流域內的濃度調節表示擔憂。

根據倡導減少農藥使用和提高飲用水標準的非營利性組織環境工作小組(Environmental Working Group)的說法,在美國,自來水中最常見的除草劑是莠去津。2010年,美國自然資源保護委員會(Natural Resources Defense Council)對全美153個飲用水系統進行分析後發現,超過三分之一的飲用水系統的莠去津含量超過了美國環境保護署(EPA)規定的十億分之三的上限。在俄亥俄州、伊利諾斯州和印第安納州的一些系統中,飲用水中的莠去津含量達到了10億分之10以上。

莠去津會增加睪丸素向雌激素的轉化,Pask說道,這會促使動物的荷爾蒙水平發展成雌性特徵。研究表明,它會破壞人體內分泌系統,以及控制性器官發育和神經功能的腺體和激素網絡。

普渡大學的環境毒理學家Jennifer Freeman表示,由於所有哺乳動物的內分泌系統都是相似的,這樣的研究對人類也有潛在的影響。Freeman沒有參與沙袋鼠的研究。

現在關於莠去津對人類健康的影響還未進入廣泛研究階段。2013年,科學家對德克薩斯州出生的男孩進行了一項研究,該研究發現產前大量接觸莠去津可能引發生殖器畸形,比如小陰莖。在這前一年的一項研究顯示,在使用莠去津的地區,孕婦更有可能早產。2003年,美國政府有毒物質和疾病登記處的一份審查報告發現,「胎兒體重低、心臟、泌尿和肢體缺陷與孕婦通過飲用水接觸莠去津有關。」

即使低於美國飲用水標準的水平,莠去津也已被證明會對動物產生有害影響。2002年的一項研究發現,暴露在含有十億分之一莠去津的水中的雄蛙,其生殖結構出現異常。2010年的一項研究表明,莠去津濃度達到十億分之二點五時,就能改變雄蛙生殖器官的發育。這些青蛙的大多數睪丸素水平較低,精子數量異常,生育力下降。以前的雄性青蛙有十分之一變成了功能齊全的雌性青蛙。

研究人員說,儘管尤金袋鼠的數量目前相對穩定,但任何幹擾沙袋鼠生殖健康的因素都可能使它們處於危險之中。

攝影:IMAGEBROKER, ALAMY STOCK PHOTO

在Pask領導的一項已於去年發表的研究中,團隊發現,暴露在對人類「沒有觀察到影響」的莠去津水平下的小鼠,會出現體重增加和精子數量減少。

通過水處理可以降低人類接觸到的莠去津水平,但動物在野外會遇到濃度更高的莠去津。在澳大利亞農田附近的溪流中,噴藥季節過後,莠去津的濃度高達百萬分之五十三(十億萬分之五萬三千)。

在尤金袋鼠生活的澳大利亞西南部的農田裡,含有莠去津的溪流和池塘「是僅有的為這些動物提供永久水源的地方,」Pask說。「所以說,它們長時間跋涉,喝到的卻是被汙染的水,這太不幸了。」

顯著影響

當沙袋鼠吃了噴過藥的植物或飲用了被汙染的水時,它們就會攝入莠去津。Pask和同事給20隻懷孕的沙袋鼠提供正常的水,另外20隻提供添加了莠去津的水,濃度為百萬分之四百五(十億分之四十五萬)。Pask表示,這些水中莠去津濃度較高,但沙袋鼠完全可能在野外接觸到這樣的水源。雌性沙袋鼠在懷孕、生產和哺乳期間都會大量飲水。

Pask的團隊想要弄清楚雌性沙袋鼠攝入莠去津後產下的雄性後代的生殖器是否會發生變化。Pask說,陰莖的發育是動物在懷孕期間整體荷爾蒙平衡的良好指標,因為它很容易受到荷爾蒙變化的影響。

與對照組相比,飲用受汙染水的母親所生的幼沙袋鼠的陰莖短了20%,而且明顯更細,負責正常睪丸功能的基因也發生了改變。根據這篇論文,這些結果表明在胚胎發育早期存在激素失衡。

「能看到如此顯著的影響真的非常令人驚訝,」Pask說道。

有袋類動物管理

雄性尤金袋鼠需要兩年時間才會到繁殖年齡,所以研究人員還不知道暴露在莠去津環境下是否會影響繁殖,或者如何影響繁殖,但是Pask稱,他估計較小的陰莖會讓成功授精變得更加困難。

自然資源保護委員會的資深科學家和毒理學家 Jennifer Sass表示:「這些研究表明,莠去津確實發揮了很大影響。」沙袋鼠出現顯著的發育異常,即使是在高劑量下,也「令人不寒而慄」,部分原因是這種化學物質被如此廣泛地使用,它對哺乳動物發育的影響還沒有被全面了解。

但Tutino不同意這種說法,他說,「近7000項研究已經得出結論,莠去津在相應暴露水平下對人類和環境都是安全的。」

尤金袋鼠目前被國際自然保護聯盟認為是「低危」的物種,但隨著其草原棲息地被農場和牧場取代,它們正面臨越來越大的威脅。Pask稱:「一個物種被額外施加的任何更難繁殖的壓力都會產生深遠的影響。」

Pask表示,他下一步將對更低劑量的莠去津做進一步研究,以確定出現問題的最小劑量。他希望這項研究能告訴人們在什麼時候以及如何在澳大利亞的鄉村農場噴灑殺蟲劑——那裡是莠去津使用最頻繁的地方,也是有袋動物生活的地方。

「至少,」Pask說,「我們需要在有袋動物管理計劃中為這些真正的瀕危物種考慮。」

(譯者:陌上花開)

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