美国广阔的田野中充斥着莠去津。大约3600万公斤的无味白色粉末被施用于农场以控制禾本科杂草。每年约有22.5万公斤的除草剂变成空气传播,并随雨水降落,最远可达距源头1000公里处。所有这些莠去津可能具有性影响:使雄性青蛙变成雌性。
正如3月1日美国国家科学院院刊所述,加州大学伯克利分校的生物学家泰隆·海耶斯和他的同事连续三年将40只非洲爪蟾(Xenopus laevis)暴露于浓度为十亿分之2.5(ppb)的莠去津中,该浓度低于环境保护署允许饮用水中3 ppb的水平。结果,30只青蛙被化学阉割,丧失了繁殖能力,并产生了其他后果。此外,四只经过处理的青蛙实际上变成了雌性,甚至与另一只雄性交配并产下有活力的卵,尽管它们在基因上是雄性。只有六只经过处理的青蛙抵抗了莠去津,或者至少表现出正常的性行为。
为了确保结果的可靠性,研究人员使用了仅携带ZZ性染色体的雄性青蛙。海耶斯说,在之前的研究中,“如果我们得到雌雄同体,就无法知道它们是带有卵巢的雄性还是带有睾丸的雌性。” “通过使用所有ZZ雄性,我们确信任何雌雄同体或雌性实际上都是性别逆转的雄性。” 青蛙遵循ZZ(雄性)、ZW(雌性)性别决定方案,而不是人类更熟悉的XX(雌性)、XY(雄性)模式。
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性别改变的关键罪魁祸首可能是芳香化酶,一种促进雌性激素雌激素产生的蛋白质,导致最初的雄性性腺变成卵巢。莠去津可能正在促进芳香化酶的产生。
海耶斯长期以来一直在研究莠去津,最早可追溯到20世纪90年代,当时的研究由其制造商(现在称为先正达)资助,先正达首先提出了除草剂可能干扰动物(包括人类)自然激素的可能性。随后,大量关于这种内分泌干扰的研究相继出现——一些研究证实,青蛙等两栖动物正遭受莠去津的猛烈袭击,另一些研究发现没有影响,还有一些研究甚至揭示了来自农业地区的男性精子数量减少的证据。根据美国地质调查局的数据,在美国57%的河流中可以发现莠去津和其他除草剂。
然而,海耶斯的性别改变实验并非没有受到批评。柏林洪堡大学的生物学家维尔纳·克洛斯指责样本可能受到了内分泌干扰物的污染,例如从塑料容器中渗出的双酚A(BPA)或在筛选过程中引入的物质。他还质疑单一暴露水平以及缺乏对受影响青蛙雌性激素水平的测量。克洛斯过去曾为先正达审查过莠去津的影响,发现在与海耶斯研究的浓度相当的情况下,对非洲爪蟾没有影响。
在它们的自然栖息地中,非洲爪蟾似乎并未受到除草剂的影响。南非西北大学的动物学家路易斯·杜普雷兹说:“莠去津在南非已广泛使用了45年,我们的研究表明,爪蟾在农业区和非农业区都表现良好。” “如果莠去津对野生爪蟾有这些不利影响,我们肯定早就发现了。”
尽管如此,欧盟还是因为莠去津会污染水而禁止了它。克洛斯说:“我个人更喜欢我们欧洲的习惯,即对环境化学品使用预防原则,以逐步淘汰持久性化合物。”
在2006年宣布化学处理安全后,环保署于去年10月宣布再次审查该除草剂,原因是出于对人类健康的担忧。毕竟,这种化学物质会影响许多物种。海耶斯指出:“莠去津会增加斑马鱼、金鱼、凯门鳄、短吻鳄、海龟、鹌鹑和老鼠的芳香化酶和/或雌激素的产生。” “所以这不仅仅是青蛙的问题。”