北京大学最新PNAS文章

　　

生物通报道：来自北京大学等处的研究人员发表了题为“Cyanobacteria blooms produce teratogenic retinoic acids”，证明了蓝细菌(Cyanobacteria)生成一种物质：RAs（视黄酸）会导致动物畸形，从而提出湖泊和水库中的这些原核生物有可能对人类健康带来威胁。相关成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

领导这一研究的是北京大学城市与环境学院胡建英教授，胡建英教授曾先后在日本通产省财团法人造水促进中心、日本厚生省国立公众卫生院等处工作，1999年加入北京大学，曾荣获第七届中国青年女科学家奖。

视黄酸（retinoic acids）又称维生素甲酸 、维甲酸等，是动物体内维生素A的代谢中间产物。有着广泛的生理学和药理学活性，在脊椎动物生长、发育和细胞分化尤其是胚胎发育过程中有重要作用，调节脊椎动物胚胎发生过程中多方面的形态形成。科学家发现，其可以激活再生所必要的基因，是动物肢体再生过程中必不可缺的物质。

但是曾有研究表明在营养丰富的区域，两栖类动物会出现变形，其原因可能是由于视黄酸，或视黄酸类似物。为了解答这一问题，研究人员通过分析天然蓝细菌中，以及培养蓝细胞和藻类中的视黄酸，及其类似物：4-oxo-RAs，发现蓝细胞能产生视黄酸，这种物质能极大的造成动物畸形。

研究人员从太湖水中检测到的细胞外视黄酸，及其类似物4-oxo-RAs浓度达到了 2.0 × 10 ng/L，这通过长期接触可能会造成野生动物的危险。

而且通过进一步分析39种蓝细胞，及藻类，研究人员发现其中32种能产生视黄酸，及其类似物：4-oxo-RAs，而太湖中主要的蓝细胞：Microcystis flos-aquae 和Microcystis aeruginosa, 能产生高达1.4 × 103 和3.7 × 102 ng/g 干重的视黄酸，及其类似物4-oxo-RAs。

这些都证明了淡水蓝细胞繁殖期间会生成视黄酸，而这种在蓝细胞中视黄酸的毒性从进化生态上来说，大部分是由于视黄酸是一种脊椎动物特异性激素。

蓝细菌(Cyanobacteria)，旧名蓝藻或蓝绿藻，是一种大型原核生物，能进行产氧性光合作用。蓝细菌遍及世界各地，大多数存在于淡水中，是现在发现到的最早的光合放氧生物，对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用。但由于人类活动的影响，一些富营养化的水体中蓝细菌异常大量的繁殖，从而引起水质恶化，严重时可造成鱼类的死亡。

胡建英教授发表了不少重要的成果，比如其研究组曾发现我国I级保护动物、珍稀濒危的野生中华鲟(Acipenser sinensis)幼鱼中出现了严重的畸形现象，其中眼睛缺陷发生率有1.2%，躯体畸形发生率有6.3%。

研究组通过三苯基锡显微注射西伯利亚鲟受精卵重复了该致畸过程，证明了这个结论。另外，该课题组的研究还发现，环境浓度水平的三苯基锡可能还会导致鱼类的产卵力和繁殖力下降。这项成果受到了广泛关注，路透社、福布斯等国际上近百家新闻机构和出版物报道或转载。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Cyanobacteria blooms produce teratogenic retinoic acids

Deformed amphibians have been observed in eutrophic habitats, and some clues point to the retinoic acids (RAs) or RA mimics. However, RAs are generally thought of as vertebrate-specific hormones, and there was no evidence that RAs exist in cyanobacteria or algae blooms. By analyzing RAs and their analogs 4-oxo-RAs in natural cyanobacteria blooms and cultures of cyanobacteria and algae, we showed that cyanobacteria blooms could produce RAs, which were powerful animal teratogens. Intracellular RAs and 4-oxo-RAs with concentrations between 0.4 and 4.2 × 102 ng/L were detected in all bloom materials, and extracellular concentrations measured in water from Taihu Lake, China, were as great as 2.0 × 10 ng/L, which might pose a risk to wildlife through chronic exposure. Further examination of 39 cyanobacteria and algae species revealed that 32 species could produce RAs and 4-oxo-RAs (1.6–1.4 × 103 ng/g dry weight), and the dominant cyanobacteria species in Taihu Lake, Microcystis flos-aquae and Microcystis aeruginosa, produced high amounts of RAs and 4-oxo-RAs with concentrations of 1.4 × 103 and 3.7 × 102 ng/g dry weight, respectively. Most genera of cyanobacteria that could produce RAs and 4-oxo-RAs, such as Microcystis, Anabaena, and Aphanizomenon, often occur dominantly in blooms. Production of RAs and 4-oxo-RAs by cyanobacteria was associated with species, origin location, and growth stage. These results represent a conclusive demonstration of endogenous production of RAs in freshwater cyanobacteria blooms. The observation of teratogenic RAs in cyanobacteria is evolutionarily and ecologically significant because RAs are vertebrate-specific hormones, and cyanobacteria form extensive and highly visible blooms in many aquatic ecosystems.

作者简介：

胡建英，北京大学城市与环境学院教授。1965年出生于浙江慈溪，1985年、1988年分别获华东化工学院(现华东理工大学)环境工程系学士、硕士学位，1992年获得日本广岛大学工学部博士学位。1992～1999年期间先后在日本通产省财团法人造水促进中心、日本厚生省国立公众卫生院工作。1999年10月任北京大学城市环境系副教授，现为北京大学城市与环境学院教授，兼任日本厚生省国立医疗科学研究院客座研究员。　

个人成就

胡建英建立了能够从各种复杂环境水样、野生动物体内检测微量污染物的方法，并且围绕食物链传递和母子传递这两个关键过程深入研究污染物的生物效应。她通过野外调查统计和实验室研究证明，长江野生中华鲟眼睛缺损、躯体畸形是由三苯基锡经过食物链放大、母子传递等一系列复杂的环境生物过程之后导致的。在中国，每年用于农药生产的三苯基锡约为200吨，如果它们持续汇集于水中，将对鱼类等水生生物产生难以估量的影响。胡建英的研究建立了环境污染与生态效应之间的直接联系，指出了三苯基锡污染是导致中华鲟数量不断下降的原因之一，为拯救这种濒危的国家一级保护动物提供了新的思路。