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陆地疾病流入海洋:猫咪排泄物害死海豚(图)

 
http://news.chinapet.net  2013-08-21 13:26  环球科学杂志   评论0条



陆地疾病流入海洋

  来自人类、猫及其他陆生动物的病原体正陆续入侵海洋,并攻击海洋哺乳动物。一种源自负鼠的寄生虫杀死了许多加利福尼亚海獭;海豚正因猫的某种寄生生物而丧命。

  虽然观测数据都很新,却表明污染病原体的数量仍在增加。此外,在鲨鱼和海豹体内,科学家也发现了源自人类的某些耐药菌,这增加了细菌变异及重新感染人类的机会。

  到那时,人类也许无法抵抗这些病菌的侵袭。要想减弱污染病原体的威胁,就必须彻底净化污水,扩大沿海缓冲地带——湿地的面积。

  责任编辑 廖红艳

陆地疾病流入海洋

  许多海洋哺乳动物正死于一种意想不到的病原体,这些病原体来自于猫、人类以及其他陆生动物。

  撰文 克里斯托弗•所罗门(Christopher Solomon)

  翻译 邵吟淇 审校 彭兴跃

  很多侦探故事都开始于一通电话,本故事也是这样。电话那端是一位生物学家。他发现了一具尸体。几天后,他再次打来电话,称又发现了一具死尸。很快,电话“接二连三地”打来,梅丽莎•A•米勒(Melissa A. Miller)回忆说,“最多的时候我们一天能收到4条死亡报告”。随着发现的尸体越来越多,疑问也越来越多。

  米勒是一位野生动物病理学家和兽医。死亡的是加利福尼亚海獭(海獭的一个濒危亚种),目前在加利福尼亚州中部海岸沿线只有不到2 800只。在2004年4月那段可怕的时间里,总计有超过40只病危或死亡的海獭被冲上海岸——在时间如此短的情况下,这无疑是一个惊人的数字。

  米勒用几天的时间,亲手在这群可爱但已经死去的动物体内搜寻,试图找到问题的根源。然而,她却陷入了困境。研究发现,在这些海獭生命最后的时间里,有很多都有癫痫发作的迹象。尸体解剖显示,它们的神经系统遭到大面积损坏。还有一个样本出现了严重的脑炎。经过长期的显微镜观察,米勒和同事终于发现了一个令人感到意外的凶手:负鼠(opossum)。

  更准确来说,这个事件的罪魁祸首其实是神经肉孢子虫(Sarcocystis neurona),一种与疟疾有关的单细胞寄生生物。它的宿主主要是一种常在美国东部的阿巴拉契亚偏远地区出没的夜行动物——弗吉尼亚负鼠。但是,肉孢子虫病一般只在陆地上传播,更何况负鼠甚至不是美国西部的原产动物。那么,这种寄生虫为何会跑到太平洋的海獭中肆虐呢?

  进一步的调查梳理出了一个比小说还神奇的故事。在20世纪早期,从东部迁往西部的人类,把负鼠“带”到了美国圣何塞地区。这种入侵生物自此便逐渐繁衍兴盛,最终向北一直发展到了加拿大的不列颠哥伦比亚省。感染了肉孢子虫的负鼠的排泄物中,存在着肉孢子虫的孢子囊,而这是一种生命力很顽强的繁殖体。米勒和助手推测,一场晚冬的暴风雨将大量的孢子囊冲进加利福尼亚州的莫罗湾水域,在那里,孢子囊会被竹蛏(razor clam)摄食,而海獭又很爱吃竹蛏。

  尽管像犬瘟热病毒(canine distemper virus)之类的病原体,曾经从陆地迁移到了海洋,并且杀死了数以千计的海豹,但这次却是有记载以来,第一个海洋哺乳动物因陆生寄生虫而大量死亡的案例。

  狂犬病可以从动物传染到人类身上,对此我们并不陌生。但是,是否还有其他的传播形式呢?在过去几十年,海洋研究者已经发现了一种很令人担忧的发展趋势——人类疾病正威胁着海洋生物的健康,对宠物、牲畜以及一些与人类有接触的野生生物也造成了一定的威胁。科学家创造了一个新名词pollutagens(污染病原体),来形容那些只在陆地上繁衍,随后流入海洋的细菌、真菌和寄生虫。这类病原体的传播正在全球各地发生,它们正在感染并杀死海洋哺乳动物,比如斑海豹(harbor seal)、海狮、海豚,还有那些可怜的加利福尼亚海獭。

  此类案例常常离奇古怪,让人很难理解。2010年,科学家报道了某种通常与鸟类和牲畜有关的、叫做纽波特沙门氏菌(Salmonella Newport)的菌株,它很可能是杀死一只新生虎鲸的凶手,这只虎鲸被冲上了加利福尼亚州文图拉县的海岸。其实,一般虎鲸的活动范围离海岸都有一段距离,离污染源应该较远。另外,科学家还曾发现,一些南卡罗来纳州的大西洋宽吻海豚也携带了号称“超级病菌”的抗甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。

  有证据显示,人类疾病并不仅仅传染给哺乳动物。2011年,科学家发现,源于人类污水、能引起脑膜炎的粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens),导致加勒比海地区白痘疫情暴发,造成该地区90%的麋角珊瑚死亡。这是人类疾病感染海洋无脊椎动物的首次记录。

  由于陆生病原体“流入”大海是一件很诡异的事,科学家目前仍在努力查探病原体肆虐的规模和严重程度,以及这个问题到底是怎么发生的。一些科学家认为,受到污染的海洋其实还面临着更多紧急问题,比如水质酸化。但不管怎样,陆地和海洋之间的那道屏障的破坏,会使病原体危害甚至杀死很多海洋生物。病原体也可能在这个过程中发生变异,重新感染人类。毕竟,很多人都会到海上工作或者娱乐,更难以抵抗海鲜的诱惑。我们需要进一步了解现状,并采取实际行动——有时候这种行动可以很简单,来帮助海洋生物,也是在帮助我们自己。

  死于猫咪排泄物的海豚

  污染病原体看起来像幽灵一样可怕,研究人员首先得确定,当前的问题究竟存在了多久、病菌传播范围有多广。目前研究最多的陆生病原体是弓形虫(Toxoplasma gondii),它来自于美国人最喜欢的家养宠物——猫。弓形虫是肉孢子虫的近亲,也是一种原生的单细胞寄生虫。弓形虫在猫科动物体内完成繁殖周期,并已非常适应宿主环境,因而可以入侵到其他生物的组织中正常生长。美国12周岁以上的人群中,近1/4的人携带有弓形虫病原体,但几乎没有受到影响。然而,孕妇却需要时常清理猫盆,因为这种病原体会导致新生儿出生缺陷。如今,弓形虫已经入侵到全球各地的海洋生物体内,从米勒发现的加利福尼亚海獭到搁浅在地中海的海豚,再到极度濒危的夏威夷僧海豹,无一幸免。“这确实是一种全球性的疾病,”史蒂芬•拉维尔迪(Stephen Raverty)说。他是加拿大不列颠哥伦比亚省动物健康中心的兽医病理学家,同时也是一位研究污染病原体的先驱。

  小猫咪是如何让那些生活在墨西哥瓜达卢佩的海豹生病的呢?这要归功于寄生虫惊人的生存力。美国国家过敏与传染性疾病研究所(National Institute of Allergy and Infectious Diseases)分子寄生虫学研究室的主任迈克尔•格里格(Michael Grigg)说,一只被弓形虫感染仅10天的猫,就能排出1亿个卵状结构的弓形虫卵囊。当一只感染的猫在花园中排泄粪便,或者主人将其使用过的猫砂倒进马桶,这种卵囊就进入了周围环境中。卵囊的结构很坚实,可以使病原毫不费力地长期存活在土壤或海水中。“我们把它们储存在实验室里的稀硫酸中,”格里格说,“它们仍然可以在近10年的时间内保持传染性”。理论上说,仅仅摄入一个卵囊,比如说来自蛤肉的,就可以使海洋动物感染弓形虫。单在美国,就有大约7 000万的宠物猫和6 000万的野生猫科动物,可想而知这是一种多大的威胁。(人类不会造成此类问题,因为我们不会通过排泄物传播卵囊。)

  尽管弓形虫能直接致死,但格里格说,通常这“是一种慢性的感染”,它只是让被感染的生物慢慢变得虚弱。当动物同时受到疾病或环境问题(如污水排放)的作用时,病情才会大爆发。格里格一直在研究太平洋西北部的污染病原体,他发现超过一半的死亡猛禽和1/3的死亡海鸟体内含有弓形虫病原体。“这远远超出了我们的预想,”他说。

  当海洋动物感染多种病原体时,这种“鸡尾酒式”的混合攻击将比任何一种病原体的攻击性都强得多。2011年,曾有一项研究调查了161种搁浅或者死亡的西北太平洋海洋哺乳动物(包括抹香鲸、港湾鼠海豚等),结果发现,42%的样本都同时携带有弓形虫和肉孢子虫。

  听起来,问题似乎已经很严重,但还是不能证明污染病原体的数量在上升,“因为我们没有任何背景资料和数据,”格里格说,“我们看到感染寄生虫的海洋生物越来越多,是不是因为检测手段更厉害了?”10~15年前,科学家根本没有想过,要去检测海洋哺乳动物体内的陆生病原体。现在,这种病原体正在四处肆虐。比如,单是米勒一个人,就已经看到了太多死亡的加利福尼亚海獭被冲上岸。她说,70%的海獭体内有弓形虫,而这种寄生虫的宿主原本只是猫科动物。“在我看来,病原体的数量在逐步增加,”她说,最近在北极的白鲸体内也发现了弓形虫,看来这片号称“最纯净”的水域也没有幸免。

  虎鲸的遭遇

  进一步的调查揭示了这些海洋入侵者的真面目。数年前,太平洋西北部的研究人员一直想弄清楚,皮吉特湾(Puget Sound)海面上的“微表层”(富含泡沫的薄层)是否受到了污染,以及那些污染物是否会危害虎鲸。当虎鲸浮出海面呼吸时,这层薄膜会蒸发成气态,然后被虎鲸大量吸入到没有静脉窦保护的肺中。而过去几年里,在死亡的虎鲸中,很多都曾患过呼吸道疾病。

  调查过程中,科学家开船追逐这些受到危害的鲸鱼,将培养皿挂在操纵杆上靠近它们,以获取它们的呼出物,进行培养。另外,科学家还把培养皿降至微表层处,去蘸取微表层的一些物质进行培养。

  培养皿中,生长出来的东西令人惊异。2009年的研究结果显示,在这两种样本中,研究人员都找到了似乎不属于鲸鱼的细菌,包括“一些重要的人类病原菌”。他们发现了沙门氏菌菌株;某种通常源自下水道的罕见细菌,会使人类患上肺炎;还有产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens),这种细菌和食源性疾病有关。这次的调查总计发现了60多种陆生病菌,J•彼得•施罗德(J. Pete Schroeder)说。他是本次研究的首席科学家,也是美国国家洋哺乳动物基金会(National Marine Mammal Foundation)的海洋哺乳动物治疗专家。“我们发现的这些东西,是我这个当了40多年兽医的人也从未听说过的,”施罗德说。

  施罗德的团队并没有直接将虎鲸的死因归结为虎鲸体内和微表层的污染物。但今天,太平洋西北部的虎鲸正在遭受各方面的威胁,从巡航船的噪音到它们最喜欢吃的大鳞大麻哈鱼(chinook salmon)的减少,都会削弱它们免疫系统的功能。“病菌就在那里,静静地等待着,而一只免疫能力低下的动物正是它们所期待的,”施罗德说。

  科学家越来越担心,咖啡因、避孕药中的雌激素等药物会进入海洋中。在今年2月份发表的一项研究中,瑞典于默奥大学的研究人员发现,体内含有焦虑症缓和药物奥沙西(oxazepam)的河鲈,会离开它所在的鱼群独自去找食物。这是一种危险的行为,因为失去鱼群的保护,河鲈极易遭受捕食者的攻击。

  耐药菌的制造地

  陆生病原体在大海中扩散,还不是我们需要担心的唯一问题。某些病菌对药物有抵抗能力,这对人类来说绝对是坏消息。几年前,伍兹•霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)的研究人员和同行首次完成了一项长达三年、涉及370种海洋动物的研究,调查对象是从芬迪湾到弗吉尼亚湾大范围内存活或死亡的海洋生物。调查结果令人震惊,在调查过的动物中,75%携带了至少一种耐抗生素的细菌,27%携带了可以耐受5种以上抗生素的细菌。大多数此类细菌也能在人体内存活。其中,格林兰海豹(harp seal)可说是中了“头奖”,据本次调查的首席研究员安德里亚•博戈莫利内(Andrea Bogomolni)称,格林兰海豹体内的细菌对16种药物中的13种都有抵抗能力,包括在农业中使用的抗生素如庆大霉素(gentamicin),以及对家养动物使用的抗生素如恩氟沙星(enrofloxacin)。

  研究人员在伯利兹州和路易斯安那州的鲨鱼体内也发现了耐药菌。此外,拉维尔迪发现,太平洋沿岸已死亡的斑海豹肠道内的大肠杆菌和肠球菌,对拉维尔迪及同事筛选出来的8种常见的牲畜抗生素都有耐受性。“即使是在陆地上,我们也没见过哪种牲畜体内的细菌有如此高的耐药性,”拉维尔迪说。

  当然,环境中也存在着一些天生具有耐药性的细菌。但由于数据都是最近才获得的,所以很难确定耐药性水平是保持不变,还是在变强。就像博戈莫利内所说的,“哪种程度算正常水平?”不过,科学家仍怀疑,某些东西处于不正常状态。他们认为,海洋哺乳动物接触到的细菌,都是来自人类排出的、从未经过妥善处理的污水,以及大型农场排出的废水,而通常农场会对牲畜过量使用抗生素。

  举例来说,大量使用四环素的人,最终排出体外的四环素会占摄入量的65%到75%,拉维尔迪说。2008年,美联社的一次调查显示,仅在美国,每年被个人、医院、疗养院排放到下水道的药品就可达数百万磅(1磅约等于0.5千克)。至少有4 600万美国人正在服用各种药物,从抗惊厥药到性激素,不一而足。如果废水不能得到恰当处理,这些物质就会进入大海。

  出于几个原因,在海洋中游荡的耐药菌让人深感不安。带有伤口的冲浪运动员、渔夫或那些在游泳时吞入海水的人,极有可能染上某种难以治愈的疾病,拉维尔迪说。博戈莫利内指出,他研究的那只格林兰海豹是撞入渔网,被渔民误抓的,这就意味着“你的食物来源同这只海豹的食物来源是一样的”。

  另一件令人担忧的事是,海洋哺乳动物会成为一个“游动的培养皿”,培养、传播病菌(尤其是病毒),直到这些病菌在人类中再次出现,引发更难攻克的疾病。病毒不受抗生素影响,变异速度极快。2010年,哈布斯海洋世界研究所(Hubbs-SeaWorld Research Institute)的研究人员和同事,在一些海洋哺乳动物中发现了一种星状病毒,而这种病毒正是引起儿童和虚弱成年人病毒性腹泻的主要病原体。

  更可怕的是,研究人员发现,人类和海洋哺乳动物的星状病毒可能已经发生重组,产生了一种新的病毒。虽然哈布斯海洋世界研究所的科学家丽贝卡•里维拉(Rebecca Rivera)警告说,虽然这种病毒不会马上横扫陆地,但这次发现为我们敲响了警钟——海洋哺乳动物能够对人类形成不可预测的回击。比如2011年,美国新英格兰地区162只斑海豹死于一次肺炎大爆发。这些海豹(根据去年发表在mBio上的一项研究)感染了一种禽流感病毒,而这种已变异的病毒“在哺乳动物体内的传播能力和致病性都更强”——这其中也可能包括人类。

  也有人担心,人类病毒会隐匿在海洋动物体内,等待一段时间,伺机报复。世界顶尖流感专家、鹿特丹医疗中心的艾伯特•奥斯特豪斯(Albert Osterhaus)说,2000年时,研究人员曾发现,荷兰斑海豹感染了一种已在人类中传播了四五年的乙型流感病毒。随着时间的流逝,早期的人类疾病也可能会从动物那里杀一个回马枪,而人类却因为免疫系统发生了改变,无法抵抗。

  但是,有些科学家还是没有警觉起来。迈克尔•摩尔(Michael Moore)是伍兹•霍尔海洋研究所的一位颇受尊重的鲸鱼学家,曾参与过这次调查的部分研究。他说,海洋正面临着另一个巨大挑战——海水酸化,这是海洋哺乳动物落入渔网的主要原因,是“当务之急的大问题”。“我并没有看到新的人畜共患传染病在海陆交汇处凶猛地出现,与海水酸化相比,这根本算不上值得担忧的事,”他说。关于人类感染上相关疾病这一问题,曾接触过数以百计生病或死亡海洋动物的摩尔说,“大多数人都有极好的免疫系统,”如果真有什么来自海洋生物的威胁的话,“我早已死过好多次了”。

  自救方案

  不论海洋污染病原体是正在增多,还是比我们所知的还要普遍,弄明白它们进入海洋的途径才是减少这类病原体的主要方法。研究人员有一个非常好的办法。

  现在,人类已把陆地与海洋之间的很多传统屏障清除掉了,比如搬到一个新居住地时,人们往往会“铲除湿地,而湿地是一个天然‘肾’,可以很好地过滤污染物”,米勒说。此外,由于居住地的街道、水渠和管道越来越密集,污水经常被直接排入大海。这两种趋势使得大自然的天然机制无法发挥作用,污水没有流经海岸海床这道天然屏障,得不到缓冲和过滤。而病原体总是足智多谋,擅于抢占先机。环境的改变“让它们有机会找到新的家园,然后逐渐繁衍生息开来”,格里格说,“进化就这样发生了”,这其中也有我们的“功劳”。

  人类喜欢带着家畜——无论是猫、狗、负鼠,还是奶牛——到处迁移,这使得形势更加严峻。几年前,海獭、海狮、斑海豹陆续搁浅,死在加拿大不列颠哥伦比亚省及其相邻的美国华盛顿州的海岸上。拉维尔迪和格里格发现,它们都感染了犬新孢子虫(Neospora caninum),这是一种会不列颠哥伦比亚省奶牛产生感染性流产的主要原生动物寄生虫。

  好消息是,米勒说,这个问题是可以解决的——不用杀死所有的家猫。社区应保护湿地,并让排放物在到达开放水域之前,被湿地净化。我们可以通过少用混凝土,摧毁一些现存的柏油马路来恢复湿地。同时,必须避免动物养殖场的大型废水池的水泄漏到通向大海的小溪和河流中。在某些情况下,一些小举措就可以解决问题。有调查显示,在奶牛场和河岸之间加一条植草带,就能很明显地减少进入水域的污染物含量。

  至于猫的问题,科学家正在加紧研制一种对抗弓形虫的疫苗。在疫苗研制成功以前,海獭的命运仍掌握在我们手中。米勒说,那些养猫的人应该尽量将猫控制在室内,不让他们的宠物到户外排泄,还应通过节育措施控制那些宠物猫的不必要繁殖。我们大家都应该更合理地使用抗生素,不让多余的药物流入下水道。处理过期药物的最好办法,就是通过合理措施回收。

  社区应要求人们更好地处理人类和动物产生的污水。格里格说,我们必须对废水进行过滤,“用氯气对废水进行杀毒除菌是不够的”。米勒则记得小学老师说过一句话,“稀释是解决污染的办法”。我们排出的污水还有下游的动物,正反过来如鬼魂般缠住我们,幸运的是,一些小举措就可以逐渐改变这一切,产生大影响。如果拯救一只海獭不足以成为净化废水的理由,那么突变污染病原体对人类的重大威胁则让我们别无选择。

  本文作者

  克里斯多夫•所罗门曾是《西雅图时报》(Seattle Times)的记者,常为《纽约时报》(New York Times)、《户外》(Outside)及其他媒体撰写关于环境和户外的报道。

  本文译者

  邵吟淇是厦门大学生命科学学院学生。

  本文审校

  彭兴跃是厦门大学生命科学学院教授,海洋学博士,现研究方向为细胞芯片实验室。

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