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美国广阔的田野里充斥着阿特拉津。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随雨水降落,有时甚至远达离源头1000公里以外的地方。所有这些阿特拉津可能正在产生另一种影响:使雄蛙变雌性。
正如3月1日出版的《美国国家科学院院刊》中所述,加州大学伯克利分校的生物学家泰隆·海耶斯及其同事将40只非洲爪蟾(Xenopus laevis)连续三年暴露于水中浓度为十亿分之2.5 (ppb) 的阿特拉津溶液中——这一水平低于美国环境保护署 (EPA) 允许饮用水中阿特拉津浓度3ppb的标准。结果,30只青蛙被化学阉割,丧失了繁殖能力,以及其他影响。并且有四只受处理的青蛙实际上变成了雌性,甚至与其它雄性交配并产下可存活的卵,尽管它们在基因上是雄性。
海耶斯说,虽然另有四只受处理的青蛙显然抵抗了阿特拉津的影响,但其余的“缺乏雄性生殖行为,雄性特征减少,并且精子严重减少和生育力低下”。关键可能是芳香化酶,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,而阿特拉津会刺激其产生。此外,研究人员使用了仅携带雄性非洲爪蟾ZZ性染色体的青蛙。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,我们可以确定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。
海耶斯长期研究阿特拉津,从20世纪90年代开始,其研究由阿特拉津的制造商(现为先正达)资助,该研究首次提出了这种除草剂可能干扰动物(包括人类)的天然激素的可能性。随后,大量关于这种内分泌干扰的研究涌现——一些研究证实,青蛙等两栖动物正遭受阿特拉津的袭击,另一些研究则未发现影响,甚至还有一些研究发现美国农业地区男性的精子数量减少的证据。
“提议的发现非常重要,”坦帕市南佛罗里达大学的生物学家杰森·罗尔说,他也研究过阿特拉津,但没有参与这项研究。
然而,这项研究不太可能是这场争议的最终结论。批评者,如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双酚A (BPA) 等内分泌干扰物的污染,这些干扰物可能从塑料容器中渗出或在筛选过程中引入。他还质疑单一暴露水平、缺乏对受影响青蛙体内雌性激素水平的测量,以及在水溶液中使用乙醇“因为他们声称阿特拉津易溶于水,如果可行,最好避免使用任何溶剂”。
这项研究还经历了一种非正统的同行评审形式,其中论文由加州大学伯克利分校的另一位教授编辑出版,而不是像更常见的情况那样由无关联的科学评审员评审。“这样的论文本不应该被接受发表,”克洛斯指责道。
克洛斯本人过去曾为先正达公司审查过阿特拉津的影响,发现阿特拉津浓度高达每升100微克时,对非洲爪蟾没有影响,浓度为每升25微克时,没有遗传影响。他说他目前“没有与先正达或任何其他化学公司进行任何正在进行的实验”。
在它们的自然栖息地,非洲爪蟾似乎并未受到这种除草剂的影响。“阿特拉津在南非已广泛使用了45年,我们的研究表明,Xenopus在农业区和非农业区都生活得很好,”南非西北大学的动物学家路易斯·杜·普雷兹说。“如果阿特拉津对野生Xenopus产生这些不利影响,我们肯定早就发现了。”
尽管如此,欧盟国家还是因为阿特拉津污染水的能力而禁止了它。“我个人更喜欢我们欧洲的习惯,即对环境化学品采用预防原则,以逐步淘汰持久性化合物,”克洛斯说。
罗尔的研究发现阿特拉津可能会产生间接影响:在美国各地水域中发现的浓度下,它会增加北方豹蛙对潜在致命寄生虫的易感性。根据美国地质调查局的数据,现在美国57%的溪流中都发现了像阿特拉津这样的除草剂。
美国环保署也宣布,继2006年宣布该化学处理安全后,于去年10月因人类健康问题而再次审查该除草剂。最终,阿特拉津可能正在使野外两栖动物的叫声沉默:“它导致它们不叫,”海耶斯说,并指出阿特拉津可能与壶菌病一起,正在加剧全球两栖动物数量的下降。“阿特拉津会增加斑马鱼、金鱼、凯门鳄、短吻鳄、海龟、鹌鹑和老鼠体内的芳香化酶和/或雌激素的产生。因此,这不仅仅是青蛙的问题。”