编者按
【国 名】 博茨瓦纳共和国(The Republic of Botswana)。
【面 积】 581730平方公里。
【人 口】 230万(2018年,《伦敦经济季评》统计)。绝大部分为班图语系的茨瓦纳人(占人口的90%)。
【首 都】 哈博罗内(Gaborone),人口约20.8万(2019年)。
【国家元首】 总统莫克维齐·马西西(Mokgweetsi Masisi),2019年11月1日宣誓连任总统。
【简 况】 南部非洲内陆国家。平均海拔1000米左右。东接津巴布韦,西连纳米比亚,北邻赞比亚,南界南非。大部分地区属热带草原气候,西部为沙漠、半沙漠气候。年均气温21℃。年均降水量400毫米。
【旅游业】 博是非洲主要旅游目的国之一。旅游资源丰富,是非洲野生动物种类和数量较多的国家。政府把全国38%的国土划为野生动物保护区,设立了3 个国家公园,5个野生动物保护区。
博茨瓦纳是超过130,000只非洲象的家园,更是超过1/3非洲象的避难所!
2020年3月以来,博茨瓦纳西北部地区发生不明原因的大象死亡事件,且许多大象是在水坑附近发现的。
2020年9月4日,津巴布韦野生动物保护部门在西部的森林中发现22头非洲象尸体,死亡原因不明。
博茨瓦纳野生动物和国家公园管理局首席兽医官吕本·姆马迪9月21日在记者会上说,在送往实验室的样品中检测出了蓝藻毒素。这种蓝藻神经毒素可以导致呼吸系统损伤和衰竭,从而麻痹和杀死大象。
截至目前,对官方公布的结论仍有不少质疑声,一方面归咎于当地政府还没有公布相关检测过程和结果,另一方面源于公众缺乏对蓝藻毒素的认知,难以想象小小的一池“绿”水怎能让300多头野生大象殒命。
蓝藻能产生各种各样的次生代谢物,其中能对植物、无脊椎动物和脊椎动物(包括人类)具有毒性作用的物质,称为蓝藻毒素(Cyanotoxins)。如果蓝藻水华暴发过程中伴随蓝藻毒素的大量产生和释放,将加剧水华暴发导致的环境危害。
常见产毒蓝藻水华暴发现场
不同蓝藻所产生的藻毒素不尽相同,目前已知的蓝藻毒素种类不少于310种,主要毒素包括寡肽类的微囊藻毒素(Microcystins)和节球藻毒素(Nodularins)、生物碱类的拟柱孢藻毒素(Cylindrospermopsins)、鱼腥藻毒素(Anatoxins)、胍毒素(Guanitoxin)和麻痹性贝类毒素(Paralytic shellfish toxins)、氨基酸类的β-甲氨基丙氨酸(β-methylamino-L-alanine,BMAA)以及内毒素脂多糖(Lipopolysaccharides)等。
常见的产毒蓝藻种类包括浮游性水华蓝藻中的微囊藻(Microcystis)、浮丝藻(Planktothrix)、长孢藻(Dolichospermum)、项圈藻(Anabaenopsis)、拟柱孢藻(Cylindrospermopsis)、尖头藻(Raphdiopsis)、金孢藻(Chrysosporum)、矛丝藻(Cuspidothrix )、柔细束丝藻(Aphanizomenon gracile)、常丝藻(Tychonema)、泡沫节球藻(Nodularia spumigena)等及底栖蓝藻中的席藻(Phormidium)、颤藻(Oscillatoria)、飞氏藻(Fischerella)、织线藻(Plectonema)和念珠藻(Nostoc)等。
常见产毒蓝藻
一些蓝藻毒素合成后主要储存在藻细胞的细胞质中,以胞内毒素的形式存在于自然环境中,当这些产毒蓝藻细胞发生死亡或细胞膜破裂时,原本存储在细胞质中的大量毒素就被直接释放到水中(细胞外毒素)。另外一些蓝藻毒素在自然环境中可能以细胞外溶解态为主要存在形式,细胞外蓝藻毒素可能吸附在水柱中的粘土和有机物质上,通常比细胞内毒素更难去除。
微囊藻毒素是最为常见的蓝藻毒素,也是蓝藻毒素中结构最丰富的一类,目前至少发现了246种微囊藻毒素。微囊藻毒素最早是由Bishop等人于1959年从铜绿微囊藻中发现。该毒素能专一性地与细胞(尤其是肝、肾细胞)内的蛋白磷酸酶结合,强烈抑制其活性,因而具有广泛的毒性作用。文献报道表明,微囊藻毒素急性中毒能够导致自然界中鸟类、鱼类以及包括绵羊、狗、牛在内的哺乳动物的非正常死亡。一些致人死亡的案例也偶有报道,例如1996年导致几十人死亡的巴西透析水藻毒素污染事件。
微囊藻毒素的亚急性毒性同样不容忽视,有研究表明,我国巢湖周边渔民长期在微囊藻毒素污染的环境中工作和生活,他们的血清中微囊藻毒素含量与其主要肝功能指标间存在正相关关系。除了能导致严重的肝损伤,影响哺乳动物和人类的其他一些组织和器官,微囊藻毒素与肿瘤的促生也有直接关系。此外,近年的研究也发现微囊藻毒素同时还具有一定的免疫毒性和生殖毒性。
节球藻毒素是蓝藻次级代谢产物中存在的一类与微囊藻毒素在化学结构上极为相似的环状五肽,目前至少发现10种毒素。
拟柱孢藻毒素是一种两性离子生物碱,目前至少发现5种毒素。该毒素的发现始于 1979 年澳大利亚昆士兰州棕榈岛上的拟柱孢藻水华导致的集体中毒事件,当时有 148 人突发肝肠炎。该毒素会影响哺乳动物多个器官和组织,导致细胞乃至器官的损伤。拟柱孢藻毒素以肝毒性、细胞毒性为主,此外也表现一定的神经毒性、和潜在的致癌毒性。
鱼腥藻毒素是一类小分子双环仲胺生物碱,目前至少发现6种毒素。该毒素最早是从水华长孢藻(Dolichospermum flos-aquae,原种名Anabaena flos-aquae)中分离获得,因其具强致死性,早期被称为“极速致死因子”。该毒素分子是一种乙酰胆碱受体的强拮抗剂,致毒机理是与乙酰胆碱受体高亲和力结合后因不能被真核细胞中的乙酰胆碱酯酶和其他酶类降解,使肌肉因过度兴奋而痉挛,呼吸肌麻痹导致窒息死亡,具强致死性。
胍毒素是目前已知的唯一一种天然有机磷酸酯,最初也是从水华长孢藻中分离获得。该毒素主要作用于胆碱系统,抑制胆碱酯酶活性,既能引起烟碱样作用,也能引起毒蕈碱样作用。由于胍毒素不能穿过血脑屏障,因此它是一种强效专一性的外周神经胆碱酯酶抑制剂,对大脑等中枢神经系统的胆碱酯酶系统并不产生抑制作用。以小白鼠为模型的实验表明,致死剂量的毒素能引起血压、心率、呼吸频率、肺活量突然下降。
麻痹性贝类毒素是一类真核藻类、原核藻类都能合成的藻毒素,目前至少发现57种毒素。这种毒素实际是由被贝类摄食的海洋甲藻产生。全球每年有约2000起因误食被污染的贝类导致的人类中毒事件,致死率约为15%。麻痹性贝类中毒症状通常在误食发生后的30分钟内出现,患者初期出现面部和唇部的灼烧感或刺痛感、头痛恶心、流涎发烧、皮疹等症状,随后中毒反应迅速扩散到肢体的末端导致瘫痪,患者的血压也在短时间内出现明显下降,严重者最终由于呼吸肌麻痹引发呼吸衰竭而死亡。
蓝藻毒素类别
Q1
发生死亡事件区域内的象群是否存在传染病暴发?
Q2
水体的面积?是何种蓝藻水华?
Q3
具体的蓝藻毒素类型?水体中的蓝藻毒素浓度?
Q4
大象受损器官的毒素残留?多少剂量的神经藻毒素足以杀死一头大象?
Q5
为什么没有其他动物的死亡报道?
Q6
动物为什么没有放弃蓝藻水源?是没有选择还是对蓝藻水华污染的水源不敏感?
Q7
在受蓝藻污染的水源,有什么保护措施,才能确保动物饮水安全?
Q8
如何从博茨瓦纳的社会和经济层面看象群的大量死亡?
本文的撰写得到李仁辉教授的指导,陈友信博士、范帆博士的支持,谨此致谢。