化学鉴定工作已经解决了几十年来的谜团,即为什么秃鹰和其他美国野生动物死于严重的神经退行性疾病。科学家们已经确定罪魁祸首是生长在侵入性水生植物上的蓝藻菌产生的神经毒素。

图为秃鹰的食物链

研究的合著者苏珊·王尔德一位水生科学家在佐治亚大学的研究人员发现了一种以前未知的蓝藻,这种蓝藻似乎会导致鸟类液泡性髓鞘病(AVM)软水草verticillata在2005年。她将这种细菌命名为Aetokthonos hydrillicola-‘长高的鹰杀手软水草”。自1994年发现AVM以来,至少有130只秃鹰死亡,这一数字仅包括恢复和正确诊断的秃鹰,因此真实的死亡人数可能更高。

Timo Niedermeyer他是一名天然产物化学家,目前在德国哈雷-维滕贝格大学工作,与王尔德共同撰写了这篇论文。2013年,他在Tübingen大学工作时首次分析了王尔德的样本。培养这种细菌花了大约18个月的时间,但检测结果呈阴性——没有毒素。尼德梅耶回忆说:“结果证明,我们培育的菌株不产生任何毒素,这让我们非常失望。”“然后我们改变了培养条件,仍然无法让蓝藻产生毒素。”

直到2017年他搬到哈雷-维滕贝格大学,这一突破才出现。在王尔德寄来一些额外的样品之后软水草从一个爆发了AVM的湖泊中,尼德梅耶的新实验室使用更灵敏的成像质谱仪进行了测试,发现了一种新物质,这种物质只在蓝藻生长的叶子上产生,而不是由培养的细菌产生。

“真正的惊喜”

进一步的分析揭示了溴化分子的存在。软水草从水中积累溴化物,所以它通过创造一个富含溴化物的环境来支持毒素的形成。尼德梅耶说:“看到这种毒素的产生真的很大程度上依赖于溴,这真的很令人惊讶,而淡水中通常没有高浓度的溴。manbetx手机客户端3.0.“那是灵光一现的时刻,然后我们向培养基中添加了溴化物,蓝藻开始产生在湖泊叶子中看到的毒素。”

显示结构的图像

Aetokthonotoxin是一种导致动物死亡的蓝藻毒素,由于含有大量溴化,在天然产品中很不寻常

这种化合物被命名为aetokthonotoxin,意思是“杀死鹰的毒药”,它被证明可以引发AVM。尼德梅耶说:“我们现在知道了蓝藻是谁的杀手,也知道了它的武器——毒素,但现在我们需要找出溴化物的来源,以及这种毒素的分子机制。”AVM会导致脑部损伤,不仅对鹰有剧毒,对其他鸟类、鱼类、海龟、线虫等也有剧毒。这种毒素是否对哺乳动物构成威胁尚不清楚。

汉斯Paerl他是北卡罗来纳大学海洋科学研究所的环境科学教授,没有参与这项研究。他说,这个国际团队“做了一些非常出色的生物化学研究”,突出了这些化合物及其毒性的复杂性。

冰山一角

Paerl指出,这些发现与博茨瓦纳政府在2020年9月得出的结论一致,即数百头大象的死亡可能是由于蓝藻神经毒素,以及1996年巴西的一份报告,即超过70人死于蓝藻污染的水。

在地图上显示水边的图像

来源:©科学/美国科学促进会

在美国南部,动物死亡发生于神经退行性疾病液泡髓病,与入侵植物的存在相一致答:hydrillicola

他警告说,我们只是看到了冰山一角。“我认为我们将会看到更多次生代谢产物之间的联系,这些代谢产物对从植物到哺乳动物的生物都有直接影响。”他强调了这一点Aetokthonos hydrillicola有专门的细胞可以固定大气中的氮。他解释说:“像我们所描述的这种生物,如果它们能在不同的地方找到立足点,它们很可能会在不同的地方繁殖,因为它们不受氮可用性的限制。”

格雷格•波伊尔纽约州立大学的一位化学家也有同样的担忧。”软水草verticillata在纽约州的五指湖区,是一种非常具有侵略性的物种,”他说。“我们这里有大量的鹰,如果软水草verticillata膨胀,如果蓝藻也随之而来,这可能是相当毁灭性的——它有可能变得非常丑陋。”