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微信掃一掃,我知道了今年,在位於非洲南部的波札那已有300多頭大象死亡,引發環保人士關注。日前的最新檢測發現,這些大象死於藍藻產生的水中毒素。
在人們的通常認知裡,藍藻遍布各類池塘、湖泊之中,時不時因為水體汙染而產生奇異的「赤潮」、「水華」現象,但甚少有人將其與「有毒」聯繫在一起。
小小的藍藻,為何能毒死大象?這就要從藍藻的本質說起了。
藍藻:神奇的「老前輩」
儘管藍藻的名字聽起來像是一種藻類,但它實際上不是植物,而是一種單細胞原核生物的統稱。它的別名又叫藍細菌,但沒有細胞核,堪稱是最原始、最古老的藻類。
在結構形態上,藍藻沒有細胞核,沒有線粒體、液泡等細胞器,沒有鞭毛,沒有葉綠體(但含葉綠素a、數種葉黃素和胡蘿蔔素),能進行產氧性光合作用;藍藻的細胞壁和細菌的細胞壁的化學組成類似,主要成分為肽聚糖(糖和多肽形成的一類化合物),分內外兩層。
在外形上,由於含葉綠素a和藻藍素,藍藻細胞大多呈藍綠色,但也有少數種類含有較多藻紅素因此藻體呈現紅色(比如一種生於紅海中的藍藻——紅海束毛藻),甚至棕色、黃色或黑色等。藍藻門下分為兩大綱,除了常見的單細胞體的色球藻綱之外,還有外形為絲狀體的藻殖段綱。
除了進行光合作用外,許多藍藻細菌還能「固定」大氣中的氮——也就是說,它們能將空氣中的氣態氮轉化為可被活細胞使用的化合物。
特別有效的固氮劑在絲狀物種中被發現,它們有被稱為異形胞的特殊細胞。異形胞是藍藻的固氮場所,提供了厭氧環境。
在東南亞,固氮藍藻經常生長在稻田裡,因此不需要施用氮肥。至今已有120多種藍細菌具有固氮能力,比如與滿江紅魚腥藍細菌(Anabaena azollae)共生的水生蕨類滿江紅,就是一種良好的綠肥。
藍藻在地球上已經出現了約35億年,是名副其實的「老前輩」。藍藻已知約2000種,其大小範圍從0.5到60微米不等,分布極為廣泛:
它們在淡水中極為常見,是浮遊生物和底棲生物的一員;在潮汐池、珊瑚礁、海洋等環境中也大量存在;在陸地上,藍藻通常存在於1米或更深的土壤中,它們也生長在巖石和樹木潮溼的表面,在那裡它們以墊子或層的形式出現。
在一些極端環境,如溫泉、5米積冰的冰湖中、沙漠巖石的表面也能找到藍藻的身影。藍藻經常是荒涼、裸露的巖石與土壤的第一位「訪客」,它們還經常與其他生物體相聯合,如某些藍藻與真菌互惠共生,形成被稱為地衣的複合生物。
這種頑強的生命力有時也能帶來災難:在有利的條件下,藍藻細菌能以爆炸性的速度繁殖,引發海水「赤潮」和湖泊的「水華」等,給漁業和養殖業帶來嚴重危害。在這種情況下,藍藻細菌的過度生長會消耗大量的水中溶解氧,導致魚類和其他水生生物死亡。
許多藍藻還帶有毒性:根據世界衛生組織(WHO)的報導,全世界水華藻類中59%為有毒藍藻,目前國際上確認能產生毒素的藍藻有46種。
藍藻產生的毒素可以分為肝毒素、神經毒素及細胞毒素。微囊藻、魚腥藻、顫藻、節球藻、念珠藻、柱胞藻和梅崎藻等一些株系的藍藻會產生肝毒素,絲囊藻和顫藻等一些菌株會產生神經毒素。其中,神經毒素就被認為是導致大象死亡的「兇手」。
在我國,藍藻神經毒素危害的報導並不多見,但有調查稱,我國江蘇海門等地區原發性肝癌的發病率較高,或與微囊藻毒素的長期慢性暴露有關。
微囊藻毒素(MC) 具有顯著的肝臟毒性,其結構在20世紀80年代初得到確認,為環狀七肽結構,目前已發現80餘種毒素亞型。大多數MC是親水的,不易沉澱或被沉積物和懸浮顆粒物吸附,在加熱和陽光照射下都十分穩定。
許多藍藻毒素會富集在底棲動物體內,其中包括人類經常食用的田螺、克氏原螯蝦(小龍蝦)、秀麗白蝦等。這揭示出了加強水體汙染治理、保持水體生態平衡、科學人工養殖的重要意義。
不過,藍藻也並非「百無一用」,它具有相當的經濟價值。除了被用於施肥、飼料和在生態系統中扮演平衡角色以外,藍藻中也有許多可供食用的種類,如湖北鶴峯縣特產葛仙米、日本的水前寺藍藻,還有「養生界」熱門產品——螺旋藻。
藍藻雖微小,學問卻不少;在利用得當的時候,藍藻也可以從「環境殺手」變成人類的「好幫手」。
編譯/前瞻經濟學人APP資訊組
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