地球唯一蓝血生物 曾经救人无数 现在却濒临灭绝

地球唯一蓝血生物 曾经救人无数 现在却濒临灭绝 鲎如何改变人类命运鲎属于剑尾目,这个家族非常古老,可以追溯到四亿多年前的奥陶纪,被称为活化石。现存有美洲鲎、中国鲎、南方鲎、圆尾鲎四种。鲎的头部由一块又大又圆的甲壳覆盖,腹部则是一块略呈三角形,边缘有刺的小甲壳,身下有六对腿,还有一条长尾巴,造型十分科幻,仿佛太空战舰。最怪的一点是,鲎的血是蓝色,这是因为它的血用血蓝蛋白运输氧气,我们的血红蛋白里含有铁,血蓝蛋白则含有铜。自古以来,人们并不太注意这类不好吃(鲎血含铜所以有毒,但还是有人吃它的肉)又其貌不扬的动物。直到 1956 年,美国医学家弗雷德里克·巴里·邦(Frederik B. Bang)发表论文,证明细菌感染会使鲎血凝固,自此,鲎的命运改变了,人类的命运也改变了。许多细菌的细胞壁里都含有称为内毒素(Endotoxin)的物质。内毒素并不是细菌分泌出来毒我们的,但我们的免疫系统接触到它,会产生可能致命的激烈反应。鲎的血细胞含有一种特殊的蛋白质,遇到内毒素就会固化成凝胶状。因此鲎血遇到细菌的内毒素就会凝固,起到阻挡细菌,避免感染的作用。965 年,弗雷德里克·巴里·邦从鲎血中提取出蛋白质,制成药品,用来检测内毒素和病菌。这种药物后来被称为鲎试剂(Limulus amebocyte lysate)。鲎试剂检测细菌既灵敏又便捷,很快推广开来。目前在中国,《中国药典》里有 300 多种注射药剂要用到鲎试剂, 2000 多家药品和医疗器械企业在使用鲎试剂,每年的试剂产量超过一千万支。鲎种群面临危机鲎试剂为人类带来福音,也为鲎带来灭顶之灾。人们开始大批捕捉野生鲎,刺穿心包(包裹心脏的包囊)引出天蓝色的鲜血,作为制药原料。用于制作鲎试剂的主要是中国鲎和美洲鲎。从 2004 年到 2017 年,美洲鲎的捕捉数量从 33 多万只上升到 57 多万只。新冠疫情爆发后,各国紧锣密鼓研究新冠疫苗,对鲎试剂的需求也随之膨胀,在席卷全球的大疫中,鲎用鲜血维护我们每个人的安全,而代价是这个比恐龙还要古老的家族日益消亡。美国对于一只鲎要“献”多少血缺乏标准,如果放掉 10%~30% 的血,鲎的死亡率是 8% ,放掉 40% 的血,死亡率飙升到 29% 。此外,美国捕鲎放血的时间是 5~7 月,此时是鲎上岸产卵的时期(比较好捉)。这样不仅干扰了鲎的繁殖,因为天气炎热,鲎血的血蓝蛋白浓度会下降,运输氧气的能力降低,导致鲎被放血之后更易死于缺氧。2015~2021 年,美国海岸的鲎卵数量下降到上世纪 80 年代的十五分之一。广西北部湾是中国鲎分布的核心区,上世纪 90 年代,在繁殖季能观察到 60~70 万对鲎,2019 年,仅剩 4 万对。除了制作鲎试剂,人们还会捕捉鲎作为鱼饵和传统食品。填海造陆、滨海工程会破坏鲎的栖息地。疏浚河道和填海导致水流和水深改变,废水和暴雨会更容易在鲎生活的海中引发富营养化。全球变暖也在破坏鲎的生存环境。鲎数量下降,危及的不仅是人类,因为鲎在生态系统中具有关键作用。在北美大西洋沿岸,美洲鲎卵是许多候鸟如红腹滨鹬的美食。候鸟只能携带有限的脂肪作为迁徙的能量。它们饿得太瘦,支撑不住的时候,就必须要落下来吃东西增肥。这样,在红腹滨鹬的迁徙途中,产卵的美洲鲎,发挥了加油站的作用,让无数的鸟赖以生存。大自然与人类紧密相关鲎面临的危机,只是自然界的一个缩影。我们不仅从大自然中获得食物、空气与水,也获得救死扶伤的材料。在亿万年的生存竞争中,生物打磨出了无数具有特异用途的化学分子。而这些分子就可能成为药物的原材料。美国 FDA 到 2006 年为止的 25 年间,认证了 1200 种新药,其中约 2/3 是生物产生的分子或衍生物。这方面最典型的例子是抗癌药紫杉醇(Taxol),产自红豆杉属树木的树皮。在美国西北太平洋地区,太平洋红豆杉一直被伐木工视为“无用的树”,直到紫杉醇横空出世。所以我们对自然和生物的了解,往往是很浅薄的,不能轻率地下结论说一种东西“没有用”。跟鲎一样,对紫杉醇的需求严重打击了红豆杉种群。幸而红豆杉叶子能提取出一种类似紫杉醇的物质,可以人工合成紫杉醇,叶子可以再生,红豆杉逃脱一劫。生物产生的药物例子不胜枚举。芋螺分泌的 Ω-芋螺毒素(Omega-contoxin)对神经钙通道有高度特异性,可以镇痛,也可以保护神经细胞存活。巴西蝮蛇的毒素能够抑制让血管收缩的酶,起到降血压的作用。一种学名 Agelas dendromorpha 的海绵,会产生名为 Agelastatin A 的生物碱,被视为很有潜力的抗癌新药。人类对药物的需求,也在鲸吞蚕食着各种生物的种群。世界自然基金会估计,药用植物总共约 5 万种,其中超过 2/3 是野外采集,四千到一万种可能已经濒危。所有生物构成的生物圈,在更加广大的尺度上,影响着我们的健康。最简单的例子包括湿地生物净化水源,植物减少沙尘、吸收有害气体等等。还有一些更加曲折微妙的影响。传播疟疾的按蚊,喜欢在光照充足的水坑里繁殖,砍伐森林会增加照在地面的阳光,按蚊数量增加,进一步造成疟疾爆发。美国的森林破碎化导致食肉动物减少,白足鼠和花鼠因为没有了天敌而大量繁殖,这些鼠类携带的蜱虫,会传染一种由伯氏疏螺旋体引发的莱姆病。值得注意的是,生态系统损害对人类健康造成的不利后果,往往不成比例地由贫穷的人承担。日益加剧的环境破坏和生物灭绝,正让他们的处境雪上加霜。还好人类虽然愚蠢,但并非不会反思。鲎救人无数,如今人们也开始觉醒,为拯救鲎而努力。2019 年,中国鲎被定为国家二级保护动物。鲎产卵很多,但存活率极低,广西北部湾大学经过多年努力,终于研究出了鲎的增殖放流技术,把鲎卵养成小鲎再放回海里,存活率就会提高很多。新加坡国立大学的 Jeak Ling Ding 运用转基因技术,让其他生物生产鲎的蛋白质,开发出了不用鲎血的新试剂。如果这种药物能得以顺利推广的话,数以十万计的鲎有望摆脱“血光之灾”。最后,我想用晚清笔记小说《清稗类钞》里的一个故事作为本文结尾:乾隆年间,某地海水泛滥,一对鲎落到了岸上,乡人用车送它们回海,鲎向西叩首而没。清朝人对自然的认知有限,他们虽不知道鲎对人的功用,但这个故事里透露出的对生命的尊重,值得今天的我们一再回味。 ... PC版: 手机版:

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深圳湾公园发现动物界的“活化石”:鲎 据“科普中国”介绍,鲎属于剑尾目,家族非常古老,可以追溯到四亿多年前的奥陶纪,现存有美洲鲎、中国鲎、南方鲎、圆尾鲎四种,当前中国鲎和圆尾蝎鲎被列入中国《国家重点保护野生动物名录》,均为国家二级保护野生动物。长久以来,这种动物都不是人类的食物,毕竟长得实在太另类了,还流蓝色的血,自然就会被据而远之,关于它的研究也少之又少。然而随着科技的发展,在20世纪中叶,美国医学家发表论文证实细菌感染会使鲎血凝固,从此以后,这种动物的命运就被改变了,连带着也改变了人类的命运。据了解,鲎的血细胞含有一种特殊的蛋白质,遇到内毒素就会固化成凝胶状,因此鲎血遇到细菌的内毒素就会凝固,起到阻挡细菌,避免感染的作用。当年美国医生发现这种现象后,就从鲎血种提炼出蛋白质,制成药品,用来检测内毒素和病菌,这就是很多人都听过的鲎试剂,灵敏又便捷,所以很快就推广开来,促进人类医学的快速发展,间接拯救了万千生命。然而由于需求量非常大,这也给鲎带来了灭顶之灾,在我国,广西北部湾是中国鲎分布的核心区,上世纪90年代,在繁殖季能观察到60~70万对鲎,2019年仅剩4万对。也就是在那年,中国鲎被定为国家二级保护动物,各界也关注到了这种古老的物种,经过多年努力,鲎的数量、生存环境有了显著的改善。爬满海滩的鲎 ... PC版: 手机版:

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科学家发现的伞状蛋白质能靶向杀死特定细菌 有望治疗耐药性感染 伞状抗菌毒素颗粒飘向细菌靶细胞并与之接触。这些毒素来自链霉菌,能有效抑制同属竞争物种的生长。资料来源:Angela Gao抗生素与细菌战具有讽刺意味的是,临床上使用的许多抗生素都直接来源于细菌在自然栖息地中用来对付对方的分子,或受到这些分子的启发。链丝菌用来对付竞争对手的化学武器是此类分子最丰富的来源之一。其中包括常见的广谱药物链霉素。这些新发现的抗菌毒素的不同之处在于,与链丝菌的小分子抗生素不同,伞状毒素是由多种蛋白质组成的大型复合物。与小分子抗生素相比,它们针对细菌的特异性也更强。《自然》论文的作者推测,伞状毒素的这些特性解释了为什么在对链丝菌产生的毒素进行长达 100 多年的研究中,这些毒素一直没有被发现。生物信息学和低温电子显微镜揭示新观点编码伞状毒素的基因最初是通过生物信息学搜索新的细菌毒素而发现的。在华盛顿大学医学院约瑟夫-穆格斯(Joseph Mougous)微生物实验室的赵琴琴领导的生化和遗传实验中,科学家们了解到这些毒素与其他蛋白质结合成一个大型复合体。这些蛋白质复合物的冷冻电子显微镜由 Young Park 在华盛顿大学医学院生物化学教授、霍华德-休斯医学研究所研究员 David Veesler 的实验室中完成。这些研究表明,秦琴分离出的毒素复合物具有与在西雅图发现的毒素复合物相称的醒目外观。它们看起来像雨伞。独特的结构和特异性华大医学院微生物学教授、霍华德-休斯医学研究员穆格斯指出:"这些微粒的形状非常奇特,在未来的工作中,了解它们不同寻常的形态如何帮助它们消灭目标细菌将是一件非常有趣的事情。"随后,科学家们试图确定这些毒素的靶标,他们筛选了这些毒素对所有生物的影响,从真菌到 140 种不同的细菌,包括研究作者德文-科尔曼(Devin Coleman)在加州大学伯克利分校和美国农业部农业研究服务处的实验室中从高粱植物中提取的一些细菌。.在这些潜在的对手中,这些毒素专门针对自己的同类:其他链丝菌。"我们认为,这种精湛的特异性可能是由于组成伞辐条的蛋白质各不相同。"研究报告的作者、穆格斯实验室的资深科学家布鲁克-彼得森(S. Brook Peterson)评论说:"这些蛋白质可能会吸附在竞争细菌表面的特定糖分上。"通过分析数千个公开的细菌基因组,研究报告的作者、圣路易斯大学的张大鹏(Dapeng Zhang)和他的研究生谭英俊(Youngjun Tan)发现,许多其他种类的细菌也有制造伞状颗粒毒素的基因。有趣的是,这些物种都形成了枝状菌丝,这在细菌中是一种不常见的生长模式。潜在的临床应用和更广泛的影响除了伞状毒素颗粒的基础生物学方面还有许多问题有待解答外,穆格斯和他的同事们对其潜在的临床应用也很感兴趣。他们怀疑导致肺结核和白喉的细菌可能对伞状毒素敏感。他们注意到这些细菌已经对传统抗生素产生了抗药性。科学家们认为,伞状毒素颗粒有可能制服这些严重的致病细菌,因此值得研究。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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