海洋浮游生物讲述了海洋健康的漫长故事也许人类也是如此

加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员使用来自近百年历史的持续海洋浮游生物调查的样本表明，在世界部分海洋中发现的人造化学物质水平上升可能用于监测人类活动对海洋的影响。生态系统健康，并可能有一天被用来研究海洋污染与陆地上儿童和成人慢性病发病率之间的联系。

研究结果发表在 2023 年 1 月 6 日的《全面环境科学》杂志上。

“这是一项试点研究，旨在测试使用来自连续浮游生物记录仪 (CPR) 调查的浮游生物存档样本来重建海洋污染随时间和空间的历史趋势的可行性，”资深作者 Robert K. Naviaux 医学博士、博士说。加州大学圣地亚哥分校医学院医学、儿科和病理学系教授。“自 1980 年代以来，世界各地发生的儿童和成人慢性病惊人增加，促使我们探索这些新方法。

“最近的研究强调了海洋污染与人类健康之间的紧密联系。在这项研究中，我们提出了一个问题：浮游生物暴露组(一生中所有暴露的衡量标准)的变化是否与生态系统和渔业健康相关?

“我们还想为提出第二个问题奠定基础：浮游生物中的人造化学物质能否用作晴雨表来衡量可能导致儿童和成人疾病的全球化学圈变化?换句话说，我们想检验这样一个假设，即浮游生物的快速周转和对污染的敏感性可能使它们成为煤矿中金丝雀的海洋版本。”

CPR 调查总部设在英国，是世界上运行时间最长、地理范围最广的海洋生态调查。自 1931 年以来，近 300 艘船拖着采样设备航行了超过 720 万英里，这些采样设备捕获了世界所有海洋、地中海、波罗的海和北海以及淡水湖泊中的浮游生物和环境测量数据。

这项工作以及其他地方的补充计划旨在根据海洋浮游生物的健康状况记录和监测海洋的总体健康状况——海洋浮游生物的多样化集合，通常是微小的生物体，为许多其他水生生物提供食物，从软体动物到鱼到鲸鱼。

“海洋浮游生物存在于所有海洋生态系统中，”该研究的共同作者、太平洋 CPR 前协调员、现任北太平洋海洋科学组织执行秘书 Sonia Batten 博士说。“它们创造了构成食物网基础的复杂群落，在维持海洋健康和平衡方面发挥着重要作用。浮游生物通常寿命短，对环境变化非常敏感。”

Naviaux、共同通讯作者、Naviaux 实验室的项目科学家李克峰博士及其同事评估了 2002 年至 2020 年间不同时间从北太平洋三个不同地点采集的浮游生物标本，然后使用多种技术评估它们的暴露情况不同的人造化学品，包括药品;持久性有机污染物 (POP)，例如工业化学品;农药; 邻苯二甲酸盐和增塑剂(从塑料中提取的化学品);和个人护理产品。

研究人员表示，在过去二十年中，其中许多污染物的数量有所减少，但并非普遍存在，而且通常以复杂的方式减少。例如，分析表明，在过去 20 年中，北太平洋遗留持久性有机污染物和常见抗生素阿莫西林的水平普遍下降，部分原因可能是和加拿大加强了联邦监管以及总体抗生素使用量减少，但俄罗斯和中国的使用量同时增加，结果令人困惑。

污染最严重的样本取自离人类活动最近的近岸地区，并受到陆地径流和水产养殖等现象的影响。在这些地方，生活在近岸环境中的浮游生物分类群中发现了更高水平和更多数量的不同化学物质。

作者说，他们的试点项目为后续研究指明了方向，该后续研究旨在检查浮游生物暴露组、捕食者-猎物关系和受影响的渔业之间的相关性。

“需要流行病学家和海洋生态学家进行后续研究，以测试浮游生物暴露体是否以及如何与附近人群的重要医学趋势相关，如婴儿死亡率、自闭症、哮喘、糖尿病和痴呆症，”Naviaux 说。

Naviaux 指出，这些发现为解释许多慢性疾病的性质提供了新线索，在这些慢性疾病中，细胞危险反应 (CDR) 阶段持续存在，导致慢性症状。

十多年来，Naviaux 及其同事一直认为，积累的数据表明许多疾病和慢性疾病，从自闭症谱系障碍等神经发育障碍和肌萎缩侧索硬化等神经退行性疾病到癌症和重度抑郁症，至少部分是代谢功能障碍的结果，这些障碍导致不完全愈合，表征为CDR。

Naviaux 就该主题发表了大量文章，包括 CDR 如何受到导致代谢功能障碍和慢性疾病的环境因素的影响。

“CDR 的目的是帮助保护细胞并在受伤后启动愈合过程，方法是使细胞硬化其细胞膜，减少和改变其与邻居的相互作用，并重新引导能量和资源用于防御，直到危险过去，”Naviaux 说。

“但有时 CDR 会卡住。这阻止了自然愈合周期的完成，改变了细胞对世界的反应方式。当这种情况发生时，细胞表现得好像它们仍然受伤或处于迫在眉睫的危险中，即使造成伤害或威胁的最初原因已经过去。我们了解到，多种环境化学物质、创伤、感染或其他类型的压力都会延迟或阻碍愈合周期的完成。当这种情况发生时，它会导致慢性病的症状。”

“CDR 是一个从线粒体和细胞开始的全身过程。线粒体是细胞中的细胞器，充当生物哨兵，不断监测细胞及其周围环境的化学性质。线粒体调节能量和运动所需的代谢活动、先天免疫、调节微生物组的健康以及制造损伤后组织修复所需的构建块。”

在海洋浮游生物研究中，Naviaux 和合著者发现全氟烷基物质(通常用于增强从包装到衣服再到炊具的各种日常产品的防水性的化学物质)在浮游生物暴露组中很突出。

已知此类物质会抑制某些线粒体蛋白，包括一种用于调节皮质醇代谢和生物体对压力反应的重要酶。发现的其他化学物质包括来自塑料和个人护理产品(例如乳液和洗发水)的邻苯二甲酸盐。邻苯二甲酸盐是一种干扰内分泌的化学物质，20 多年来在浮游生物暴露体中的含量一直在增加，对线粒体有直接和间接的影响。

Naviaux 说：“浮游生物对其暴露组中的化学物质做出反应，部分原因是它们自身线粒体的变化改变了它们的生物学特性，我认为，人类也是如此。我希望世界各地的研究小组使用我们的方法将加强生态系统健康与人类健康之间的联系，并提供新的工具来监测人类化学足迹在过去一个世纪中的变化。

“如果发现这种联系足够紧密，那么来自世界各地观测站的浮游生物暴露组学可能会在未来用于追踪和遏制导致人类疾病的污染。”

合著者包括：加州大学圣地亚哥分校的 Jane C. Naviaux、Sai Sachin Lingampelly、Lin Wang 和 Jonathan M. Monk;以及海洋生物协会的 Claire M. Taylor 和 Clare Ostle。

这项研究的资金部分来自北太平洋海洋科学组织的资助者联盟，该组织由北太平洋研究委员会、埃克森瓦尔迪兹石油泄漏受托委员会通过阿拉斯加海湾观察组织、加拿大渔业和海洋部以及海洋局组成生物协会;加州大学圣地亚哥分校克里斯蒂尼基金会和伦诺克斯基金会。