科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

軟骨藻酸又被稱為“幽靈毒素”,在體內代謝速度非常慢,一旦攝入過多,必然會造成痙攣、癲癇,甚至是死亡。科學家給鯷魚餵食軟骨藻酸後,發現它能夠對毒素產生生物濃縮,不受毒素影響,但是卻導致了天天吃魚的海獅大量死亡。調查海獅痙攣死亡的原因應該從哪入手?幽靈毒素為何出現?

出品:格致論道講壇

以下內容為中國顆粒學會祕書長、中國科學院過程工程研究所副研究員王體壯演講實錄:

我們一提到海獅,就會想到它們萌萌噠的表情和姿態,大家也都非常喜歡,對它很有好感。

海獅不光在海洋中游刃有餘,它還可以和人類發生非常良好的互動,也是小朋友們非常要好的朋友。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

但是,今天我們說的海獅就沒有那麼幸運了。

故事發生在1998年5月,在美國加州蒙特爾海灣,海獅們失去了往年快活的狀態,而是一個一個趴在沙灘上,渾身打顫,不住痙攣。

痙攣的海獅們發生了大規模的死亡,該事件引起了民眾的極大恐慌。科學家們也很疑惑,海獅為什麼會痙攣,為什麼會死亡呢?

不過和普通民眾不一樣的是,科學家們已經暗暗下定了決心,一定要找到殺害海獅的罪魁禍首。

於是,一場曠日持久的調查就開始了。

如果你是偵探或探員,應該從哪裡入手呢?

罪魁禍首現原形

肯定是犯罪現場了,讓屍體說話,科學家們也是這麼幹的。

他們對死亡的海獅進行解剖,做了很多實驗,分析了它的運動系統、消化系統、呼吸系統、迴圈系統等,但是並沒有發現任何異常,做這件事的是海洋動物學家。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

那怎麼辦呢?

這樣調查就陷入了僵局,找不著原因了。

於是,他們就開了無數個碰頭的會議,最後又梳理了一下調查的線索。

後來發現,他們只對比了沒有痙攣的海獅和痙攣之後死亡的海獅,以及痙攣之後沒有死亡的海獅和痙攣之後死亡的海獅,沒有對比沒有痙攣的海獅和痙攣之後沒有死亡的海獅。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

於是他們又把這兩類進行了反覆的對比實驗,最後把它們放到了核磁掃描器下,進行高清的三維研究。

結果發現,痙攣之後沒有死亡的海獅和沒有痙攣的海獅相比海馬體偏小,也就是痙攣之後海獅的海馬體萎縮受損。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

海馬體是哺乳動物腦中形如海馬的一個器官,它負責的是空間記憶和定位功能。

那麼海獅的海馬體為什麼會受損呢?

這件事情又搞不下去了,因為海洋動物學家沒有這方面的知識。

結果這件事情被海洋毒素學家知道了,表示或許可以提供一個線索,就是海洋中有一種幽靈毒素,叫軟骨藻酸,它時常存在於肉眼看不見的像擬菱形藻這種藻類中。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

為什麼叫它幽靈毒素呢?

因為我們到現在也沒有發現它啥時候有,啥時候沒有。它有時候有,有時候沒有。

但是這種毒素一旦被人體攝入,就會穿過血腦屏障,而且在體內代謝的速度非常慢。

也就是說容易在體內大量滯留,一旦攝入量過多,必然會造成痙攣、癲癇,迷失方向,甚至是死亡。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

大家一看,好像這個症狀和我們說的海獅差不多。於是科學家們就在想,我們得研究一下。

但是問題出來了,肉眼看不到的微形藻類和一米多長、兩米多大的海獅之間有什麼關係呢?

中間必然有中間商。於是他們就想,那到底是什麼?

中國人經常講,很多病都是病從口入,於是科學家們就重點分析了海獅的飲食。

我們還知道一件事情,就是在北美太平洋沿岸,魚的種類實在是太多了,幾千幾萬種,到底是哪種魚類呢?

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

比如我就曾經去過這個地方做訪學,然後發現這個地方釣魚實在太簡單了,三個小時可以釣30斤魚,五個小時絕對可以釣50斤魚。

當魚群來的時候,魚的數量非常多,那麼到底是哪一種呢?

海獅一年當中吃的魚的種類很多,那得定位一下,縮小範圍。

偵探學上經常說的就是它們一定要在同一個時間和同一個空間中出現,一年四季有那麼多魚,更應該關注的是什麼呢?

就是海獅死之前,比如冬季和春季,看哪種魚比較多。

於是,科學家們就分析,找到海洋魚類學家。

魚類學家說,有一種魚叫鯷魚,它們常年大規模分佈於北美的太平洋沿岸,尤其是冬天和春天,它們在這裡繁殖和生活。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

我們已經建立了一個假設,還需要找到證據,於是科學家們就開始找證據。第一個證據是什麼呢?

他們發現,海獅確實在春季時以大量的鯷魚為食,不僅在死亡海獅體內發現了鯷魚的魚骨,在普通的正常海獅體內也發現了大量鯷魚的殘留。

另一個是什麼呢?就是鯷魚到底吃不吃這種藻類。

結果他們發現,鯷魚就是一種濾食性的魚類,它就是從海洋中吸入海水,然後把海水裡微型的生物全部用來給自己提供能量。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

也就是說,如果這種藻類存在,必然會被鯷魚吸收。之後他們就發現,如果藻類當中含有毒素,那必然會被鯷魚吸收。

於是他們就採用了一種方法,給鯷魚注射了一針這種毒素,注射完後,鯷魚的行為就發生異常了,然後也出現大規模死亡了。

但是其他科學家就說,這種實驗方法不對,鯷魚到底是被針戳死的呢,還是有什麼其他原因呢?

因為鯷魚不會給自己打針,所以這種方法不靠譜。

科學家們就改變了一種方法,改成餵食,但是餵食時,發現無論劑量有多大,鯷魚就是不中毒。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

這又讓科學家掉頭髮,但是不能放棄,於是就對鯷魚進行了解剖,結果發現這種軟骨藻酸毒素是富集於鯷魚的肝臟和胰臟中的。

也就是說鯷魚進化了,它能夠對毒素產生生物濃縮,而自己不受影響,但是它自己是攜帶毒素的。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

貌似我們找到了這樣一個因果關係,如果環境中,也就是說擬菱形藻中含有軟骨藻酸這種毒素,必然會被鯷魚吸收。

這種吸收效應,我們叫它生物濃縮,濃縮後的倍數可能是環境中毒素倍數的萬倍、十萬倍這樣的數量級。

如果鯷魚濃縮完這種毒素,就會在體內攜帶毒素,它必然會被海獅吃掉,這個效應叫生物放大,即鯷魚體內含有的毒素如果是1,它在海獅體內會接著被放大,為啥呀?

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

因為海獅天天吃魚,吃完之後毒素就滯留在體內了,而且這個東西代謝速度特別慢,所以就會造成海獅死亡。

這個結論一經得出,他們就昭告天下。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

這篇文章最有意思的是發表文章的時間。

文章發表在2015年12月,而這個事件發生在1998年5月,離研究結果出來超過了17年的時間,終於調查驗證出來了這樣一個結果。

而且有很多個研究團體,是通過他們的合作才得到了這樣一個結果。

幽靈毒素為何出現?

通過上述調查,我們就知道,如果環境中含有毒素,海獅必然死亡。那麼環境中到底含不含有毒素?

毒素學家也說了,我們也不知道它啥時候有,啥時候沒有。那到底什麼時候有?和什麼因素有關係呢?

必然存在一個因素,科學家們肯定不相信是龍王、海神波塞冬造成的,肯定是環境中的某個因素造成的。

於是他們就分析了自然界中發現的和人工合成的大概幾千萬種物質,這些工作是實驗化學家來做的。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

做完之後,發現和第七號元素即氮元素有關係,也就是總氮含量,無論這種氮元素是以硝酸鹽形式,以銨鹽形式還是以尿素的形式存在於海水中。

當海水光照條件特別好,海洋中氮含量略微增加時,軟骨藻酸的含量就會驟然增加。

該結論一經得出,他們也釋出了一個告示告訴大家。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

這個研究的時間是多久呢?大概用了14年的時間。

這個結論一經得出,我們就知道,肯定是氮這種元素造成的,那這種元素是從哪裡來的呢?後面又得研究了。

當然自然界中是可以產生的,比如很多動物代謝都會產生尿素。

但如果是自然界中產生的尿素造成,那麼軟骨藻酸這種毒素在藻類當中肯定有周期性的變化,科學家們肯定能找到一個規律,但是卻沒有找到。

也就是說一定是另外一個因素,即突發因素,或者是人類的某些活動造成的。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

這件事情科學家們又沒辦法了,無論是做化學研究的、做神經研究的還是海洋動物學家,這都超過了他們的知識覆蓋範圍。

這件事情被氣象學家聽到了,他們表示可能和這件事有關係,什麼事呢?

1997年10月,北半球發生了非常嚴重的厄爾尼諾現象。

厄爾尼諾現象就是海水的溫度會增高,增高之後,就會使得陸地上降水增加。

我們知道,中國在1998年發生了大洪水,同樣,美國也發生了大洪水。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

中間那塊就是加州的糧倉了,寬度大概是100公里,長度是600公里。

它的右上面是落基山脈,它的下邊是大蘇爾,這塊也是山脈,就把整個中間封起來了。

中間是種糧食的地方,大水就直接從落基山脈傾洩而下,沖刷過加州廣袤的農業區。

農業區是不是要種糧食啊?種糧食是不是要用氮肥呀?

於是這些氮肥就溶解到了雨水中,變成了含氮廢水,從蒙特爾海灣注入了大海,致使這裡的氮含量驟然增加,這是氣象學家的推論。

地質學家們又表示,還有另外一個事,就是北美太平洋沿岸有一個大洋流,是從北極往赤道這面遷移。

正好它走到蒙特爾海灣時,海灣這裡有一個1500米深的大海溝,使得底部的海水和上面的海水產生交換,把海洋底部的礦物質帶到了海水錶面。

所以這裡看到的海洋經常都是綠色的,也就是藻類的異常繁茂。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

通過這件事,我們建立起了一個聯絡,就是洋流和地理因素使得這裡的藻類非常繁茂。

結果另外一個因素,就是厄爾尼諾現象,使得加州發生了大洪水,大洪水攜帶著氮肥變成了含氮廢水,直接衝入蒙特爾海灣,使得藻類帶有了毒素。

於是,鯷魚帶上了毒素,進行了生物濃縮。於是,海獅死亡了。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

這個結論一經得出,美國就發出了全球懸賞令,所以他們很快就把含氮廢水處理了,還海獅一片乾淨清潔的生存環境。

求真過程漫長而曲折

雖然故事講到這裡已經結束了,但我們的思考才剛剛開始。

要知道科學是一個漫長的求真過程,它需要我們大膽地假設,更需要我們小心地求證。

而且在探索時,時常會到達自己的知識構架之外,達到感知之外的邊界,所以就需要我們通力合作,這樣我們在幫助別人時也能提升自己。

所以科學需要我們保持求真的思想,要合理地質疑,同時要不斷完善和修正科學研究的方法,這樣才能使得我們獲得的知識更靠譜。

科學家用了17年,終於擒獲殺害海獅的罪魁禍首

第三點,我們還要始終保持一種求真的精神,因為任何知識都需要不斷地核實和訂正。

最後就是科學求真的過程非常漫長,比如科學家們發現軟骨藻酸,把軟骨藻酸拿出來,包括得知軟骨藻酸能夠通過氮元素造成它的含量增加,都需要非常長的時間。

所以過程漫長而曲折,要有足夠的定力才能獲得真知。

到這裡引起我們很多反省,其中有一個我覺得非常必要,就是不管是人類還是動物,都需要綠水、青山、白雲和藍天,即我們經常說的綠水青山就是金山銀山。

人類在創造物質財富,改善生活的同時,也要保護好生態環境。

目前人類的技術已經非常發達了,比如中國的嫦娥五號已經取月壤回來了,中國的深潛器已經到達了馬裡亞納海溝。

它們也實現了主席的一首詩:可上九天攬月,可下五洋捉鱉,而且可以談笑凱歌還。

但是我想說的是,無論我們走到哪裡,都要把微笑留下,同時把垃圾帶走。

“格致論道”,原稱“SELF格致論道”,是中國科學院全力推出的科學文化講壇,由中國科學院計算機網路資訊中心和中國科學院科學傳播局聯合主辦,中國科普博覽承辦。致力於非凡思想的跨界傳播,旨在以“格物致知”的精神探討科技、教育、生活、未來的發展。獲取更多資訊。本文出品自“格致論道講壇”公眾號(SELFtalks),轉載請註明公眾號出處,未經授權不得轉載。

猜你喜歡