近日,美国纽约大学和马萨诸塞州伍兹霍尔海洋学研究所的两组研究人员通过研究发现,在观察鱼类如何面对环境恶化,尤其是在对抗多氯联苯(PCBs)的污染时,因为环境的变化,鱼类还在继续进化,相关的研究结果“Mechanistic Basis of Resistance to PCBs in Atlantic Tomcod from the Hudson River。”发表在国际著名杂志Science上。
他们研究鱼类超强的抗污染能力,希望帮助人类对抗环境污染问题。纽约大学医学院环境医学研究所艾萨克·沃金博士研究的对象,是在纽约州北部哈德逊河里一种名为tomcod的大西洋小鳕鱼。两个通用电气厂对哈德逊河带来严重的多氯联苯污染。伍兹霍尔海洋研究所的马克·哈恩博士研究的许多种动物中,则有一种名为killifish的鱂魚,它生活在马萨诸塞州的新贝德福德港口,这里也备受多氯联苯污染。这两种鱼是目前他们发现的最能够容忍多氯联苯污染的鱼种。
多氯联苯属于致癌物质,容易累积在脂肪组织,造成脑部、皮肤及内脏的疾病,并影响神经、生殖及免疫系统。这些化学物质在20世纪中被广泛用于制造电气绝缘、冷却剂、密封剂和增塑剂等化工物质。而这些制造工厂往往会直接将这种有毒废弃物倾倒进江河湖泊。虽然美国在1977年已禁止这种倾倒,但多氯联苯是持久性化学物质,其影响一直延续到了今天。他们破坏动物的免疫系统,包括河里的鱼,导致它们体内激素失调,生长肿瘤。
沃金博士和哈恩博士发现,某些鱼正在这个环境被污染过程中自然进化。
比如小鳕鱼在短短几十年内就进化出抗药性,它可以将毒素保存在脂肪中,而不会对自身造成损害;鱂魚体内也出现一种不寻常的转录分子,能对抗环境的污染。哈恩博士已经在鱂魚体内发现了影响AHR(气道高反应性,即气管对各种刺激物的高度敏感状态)的氨基酸链,并确定那正是鱂魚对抗环境污染时产生变异的结果。研究人员称,发生变异后的鱼,体内的变体基因抵抗污染物的联结能力,竟达到未变异前的5倍之多。
沃金博士表示,这些鱼体内的变化与某些昆虫对杀虫剂产生一定抵抗力,或者细菌对抗生素产生抗药性的现象类似。他说:“这是一个脊椎动物对外界影响产生抵抗机制的实例。”
这两种鱼的这一特性,让人联想起英国的一种胡椒蛾。它也是在面对日益增长的工业污染时有所进化,它翅膀上的黑色,正是为了适应被煤烟覆盖的树干而形成的保护色。
两位博士称,哈德逊河和新贝德福德港都正在进行清理,有望几年后彻底解决多氯联苯污染问题。那些鱼还将怎样继续进化,仍然值得密切关注。
链接:鱼类寿命有多长?
有的鱼类寿命是相当长的。例如鲤鱼的寿命有记载称长达300岁。在我国,活过40个年头的鲤鱼经常被发现。锦鲤一般也可以活六七十年,有些“寿星”甚至能活到一两百岁。
据传在淡水里的狗鱼,寿命也很长。1794年,苏联在清理莫斯科近郊的皇后湖时,曾捉到一条大狗鱼,它的鳃盖上还穿挂着一个金环,上面刻有“沙皇鲍利斯费多罗维奇放生”的字样。可见这条狗鱼最少在湖中生活了200年左右。
此外,人工饲养下鲶鱼能活过60年,野生鲶鱼的寿命也有过百年的。
但上述所讲的鱼寿命还不是最长的。
1996年的《航海》第04期曾刊登过一篇《鱼趣》的文章,称在非洲大陆与马达加斯加岛之间的莫桑比克海峡,有一种还未被取名的怪鱼,它们生活在150米至400米之间的深水水域。这种怪鱼据说能抗百病,生命力特强,被认为可能是最长寿的鱼。海洋鱼类学家对这种鱼的细胞组织分析后认为,它们的寿命长达800余岁,果然是有资料记载的最长寿的鱼。这种长寿鱼营养价值非常高,鱼类学家称,吃了这种鱼的肉,比吃寿命在数百年之上的海龟肉还要大补。可是当地人说,可能由于大补,故吃长寿鱼后,眼前会出现种种幻象。
还有不少鱼类的寿命都较长。鲫鱼可活到10岁左右,由鲫鱼演变而来的金鱼,寿命也可达30年以上。有记载称,世界上最老的金鱼活到了43岁。此外,鳕鱼也能活到13年;人们喜食的鳗鱼则可活过55年;欧洲猫鱼在湖泊里能活到60岁。而较长寿的比目鱼,亦能活到60至70年左右;黑龙江大鲟鱼亦可活到100年。
当然,有些鱼类的寿命会非常短暂。一种透明的白虾虎鱼,它只能活1年;我国产的一种银鱼,也只能活1年左右;弹涂鱼寿命亦不到1年。更有趣的是,有些鱼的寿命会有雌雄差异。比如雌性鲦鱼就比雄性长命,在自然条件下,雄鱼很少活到8岁,而雌鱼却能活上12年左右。还有一些鱼类,往往在传宗接代后就结束自己的生命,例如八目鳗等,大部分在产完卵后,没能见到自己子孙就死亡了。
鱼类学家称,目前测定鱼的年龄最简便方法就是看鱼鳞片上的“轮纹”。此外,从鱼类的脊椎骨、鳃盖骨等部分,以及像上面分析长寿鱼的新方法,也可以发现鱼类的年轮痕迹和获得鱼的生存岁数。
根据鱼类年龄的分析状况,估算出某种鱼类的资源量,测定鱼群年龄的组成,方便做到合理捕捞与利用资源,这对开发与发展渔业生产具有重要意义。(生物谷Bioon.com)
doi:10.1126/science.1197296
PMC:
PMID:
Mechanistic Basis of Resistance to PCBs in Atlantic Tomcod from the Hudson River
Isaac Wirgin1,*, Nirmal K. Roy1, Matthew Loftus1, R. Christopher Chambers2, Diana G. Franks3, and Mark E. Hahn3
The mechanistic basis of resistance of vertebrate populations to contaminants, including Atlantic tomcod from the Hudson River (HR) to polychlorinated biphenyls (PCBs), is unknown. HR tomcod exhibited variants in the aryl hydrocarbon receptor 2 (AHR2) that were nearly absent elsewhere. In ligand-binding assays, AHR2-1 protein (common in the HR) was impaired as compared to widespread AHR2-2 in binding TCDD (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin) and in driving expression in reporter gene assays in AHR-deficient cells treated with TCDD or PCB126. We identified a six-base deletion in AHR2 as the basis of resistance and suggest that the HR population has undergone rapid evolution, probably due to contaminant exposure. This mechanistic basis of resistance in a vertebrate population provides evidence of evolutionary change due to selective pressure at a single locus.