患有黑色素瘤的鱼 - 我们持久的环境遗产

加入我们的科学爱好者社区!

本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


我们都听过可怕的故事。黑色素瘤是最危险的皮肤癌之一,每年在全球范围内导致约 50,000 人死亡。如果及早发现,它可以被治愈,但是一旦它侵入皮肤深层,就会致命。在医生的建议下,我们试图保护自己,戴上软边帽,涂上一层又一层的 SPF 50 防晒霜。我们经常在镜子里检查自己的身体,寻找深色、不规则形状的斑点。然而,近年来皮肤癌发病率的上升,是我们咎由自取。这是我们环境傲慢的后果,是化学物质破坏臭氧层和我们对晒黑的病态痴迷的结合。现在,我们越来越意识到,我们的选择不仅仅影响我们自己的物种。其他生物也必须应对我们糟糕的决定,而研究才刚刚开始确定我们行动的广泛后果。

健康皮肤(左)和患有黑色素瘤的

珊瑚鳟鱼的皮肤(右)的组织学切片

由于无法涂抹防晒霜,我们星球上的生物在应对太阳辐射方面的能力受到很大限制。一些生物,像红鲷鱼一样,能够像我们一样晒黑,增加其皮肤中的黑色素含量以防御有害射线。但是大多数动物没有那么幸运,并且没有能力应对紫外线辐射的剧烈变化。然而,紫外线辐射的剧烈变化恰恰发生在 20 世纪后期,那时我们用作制冷剂和气雾剂的化学物质迅速耗尽了大气中最具紫外线防护作用的分子之一,臭氧。从 1972 年到 1992 年,像澳大利亚这样的地方的紫外线辐射水平增加了 20%,而像南极洲这样的寒冷地区臭氧减少了 50% 或更多,形成了大型臭氧空洞,允许超过正常水平两倍以上的紫外线辐射通过。


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


在 20 世纪 70 年代后期,科学家们开始意识到,我们生产的某些化学物质,称为氯氟烃 (CFC),正在进入平流层。这些化学物质会释放氯原子,当与低温结合时,会开始破坏性的连锁反应,将阻挡紫外线的臭氧转化为氧气。到 1987 年,南极洲上空的平流层中几乎没有保护性臭氧,以至于全球立法者认为氯氟烃过于危险,不能放任不管。他们制定了《蒙特利尔议定书》,对氯氟烃的使用设定了严格的限制。在过去的 25 年里,臭氧层有所反弹,但距离恢复到 1980 年代以前的水平仍有 50 到 70 年的时间。现在,臭氧层正面临新的威胁:气候变化。科学家预测,二氧化碳水平的上升将导致更多的臭氧空洞,因为二氧化碳和其他温室气体将热量困在地面,使平流层变冷,并允许大气中的氯原子肆虐。

我们现在才开始全面记录臭氧损耗的后果。对于人类来说,20 世纪末臭氧的损失直接导致皮肤癌发病率增加了 16% 到 60%。但是,当我们仔细记录对我们自己物种的影响时,很少有研究关注其他动物的健康影响。现在,澳大利亚科学家发现,整整一个鱼群都患有最致命的皮肤癌形式:黑色素瘤。

纽卡斯尔大学的研究小组在 2010 年开始在澳大利亚近海的具有商业和文化重要性的珊瑚鳟鱼中寻找皮肤癌,当时另一个研究鲨鱼的科学家团队首次注意到病变。由于来自澳大利亚海洋科学研究所的其他科学家正在捕捞鳟鱼以研究捕食者与被捕食者的动态,迈克尔·斯威特和他的同事能够在 2010 年 8 月至 2012 年 2 月期间筛查 100 多条珊瑚鳟鱼(Plectropomus leopardus)的黑色素瘤。他们对病变进行了组织学检查,以确定癌症的确切类型和严重程度。最后,他们测试了病变中的细菌和病毒,以排除微生物原因。

健康的珊瑚鳟鱼(上)与

患有黑色素瘤的鳟鱼的对比

高达 15% 的被调查鱼类患有黑色素瘤。“研究野生鱼类种群中的疾病非常耗时且成本高昂,因此很难说这种疾病已经存在了多久,”主要作者迈克尔·斯威特解释说。“我们所知道的是,它现在在珊瑚鳟鱼种群中广泛存在。我们在常见的珊瑚鳟鱼、横纹珊瑚鳟鱼和蓝斑珊瑚鳟鱼中都发现了癌症的证据。”

虽然 15% 听起来很高,但斯威特和他的同事认为这只是最低估计值。“一旦癌症进一步扩散,您会期望鱼变得非常虚弱,变得不那么活跃,并且可能减少进食,因此不太可能被捕获。这表明,实际受癌症影响的百分比可能高于本次研究中观察到的。”

这不是第一次在鱼类中发现黑色素瘤,因为在从鲶鱼护士鲨的各种物种中都发现了单个病例。然而,以前从未在整个种群中发现黑色素瘤。“据我们所知,以前从未在野生海洋鱼类种群中发现过任何类型的癌症,这使其成为科学的首次,”斯威特说

虽然这是第一次,但斯威特和他的同事并不认为珊瑚鳟鱼是独一无二的。“我们不会惊讶地发现 [黑色素瘤] 也出现在其他物种中,”他说,“包括一些较小的珊瑚礁物种。”到目前为止,鱼类中的皮肤癌可能被忽视了,原因在于评估鱼类疾病的成本很高,以及虚弱的患病鱼类落入渔民或科学家手中的可能性很低。

广泛的实验室分析排除了微生物病原体作为疾病的驱动因素,并且由于这些鱼是在远离海岸的海洋保护区捕获的,因此污染也不太可能是因素。这些样本还与实验室鱼类中紫外线诱导的黑色素瘤进行了直接比较,后者被用作人类疾病的模型;珊瑚鳟鱼中的黑色素瘤看起来与实验室产生的癌症相同。“这种证据的结合使我们怀疑紫外线是潜在的致病因素。”

如果紫外线是原因,那么这真的是我们的错。“这种疾病发生在当今而不是之前,这与我们气候和臭氧空洞正在经历的变化有关,”斯威特解释说。“在那些拥有这些‘臭氧空洞’的地区周围,很可能患病率会更高。”虽然《蒙特利尔议定书》已经帮助扭转了一些最严重的损害,但斯威特谨慎地指出,我们还没有脱离困境。“据认为,正在发生较小的臭氧空洞增加(除了北极和南极的两个大空洞之外),其他研究人员认为这与气候变化有关。”

皮肤癌对鱼类种群的总体影响可能是毁灭性的。在实验室鱼类中,黑色素瘤将剑尾鱼属物种的寿命从四年缩短到只有六个月,并使它们更容易受到环境中小变化的影响,例如温度波动。“目前尚不清楚未来海洋环境或气候的变化是否也会加剧野生 P. leopardus 种群中黑色素瘤的影响,”作者写道,“但显然迫切需要进一步研究,以了解这种综合征的分布、患病率、生态和渔业意义。”

由于立法者不愿限制温室气体和其他污染物,我们现在只能接受一切发生的事情,特别是正如斯威特所指出的那样,当涉及到疾病时。“如果不解决根本问题,可悲的是,野生鱼类种群的皮肤癌可能没有可行或实际的治疗方法。”如果也在其他物种中发现黑色素瘤,后果只会加剧。

由于缺乏对紫外线的天然保护,鱼类和大多数其他物种在辐射引起的疾病方面都受制于我们。皮肤癌只是我们糟糕的生态选择带来的病理后果清单中又增加了一项 - 该清单包括毁灭性的疾病,例如壶菌病禽疟疾。在我们改变我们对待周围世界的方式之前,该清单将继续增长,而我们星球生物多样性的丰富性和活力将萎缩。



 
引文:“野生海洋鱼类种群中黑色素瘤的证据。” M J Sweet、N Kirkham、M Bendall、L Currey、J C Bythell、M Heupel。PLOS ONE。2012 年 8 月。DOI:10.1371/journal.pone.0041989.g005

论文中的组织学切片;米歇尔·休普尔拍摄的珊瑚鳟鱼照片

Christie Wilcox is a postdoctoral researcher in cellular and molecular biology at the University of Hawaii, where she studies venom. She is also a science blogger and communicator.

More by Christie Wilcox
© . All rights reserved.