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线虫:没那味的不行。

撰文 | 黄雨佳
审校 | 王怡博

你可能已经见过不少关于微塑料的研究:科学家已经在人的血液、胎盘、精液等各个地方都发现了微塑料的踪迹,也怀疑它可能与多种疾病风险有关。不过,你是否想过,如果我们一代又一代地持续暴露在这些微小的塑料颗粒中,微塑料会不会改变我们甚至子孙后代的行为

香港理工大学的蔡松霖教授也对此感到好奇。他想知道的是,长期吃被微塑料污染的食物是否会改变动物的饮食偏好。在一篇今年7月发表于《环境科学与技术快报》Environmental Science & Technology Letters)的论文中,他用秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)这一模式生物进行了探索。

祖祖辈辈都吃微塑料污染食物的线虫,最终“爱”上了微塑料(图片来源:原论文



“微塑料风味”

动物会通过一次次的进食积累经验,逐步形成并优化自己的饮食偏好。比如,如果某种食物能带来愉悦或有益的体验,它们就会更倾向于在未来再次选择具有同样风味的食物。过去的研究已经证明,通过在食物中添加特定风味物质,确实可以塑造动物的食物偏好。那么,我们每天都可能吃进去的微塑料,是否也能扮演这种“调味剂”的角色,悄悄改变我们的饮食习惯呢?

要弄清楚这个问题,研究人员首先需要回答一个更基本的问题:动物能分辨出含有微塑料的食物吗?在这项实验中,研究团队选择了以细菌为食的秀丽隐杆线虫。他们在培养皿的两端分别放置了两份“细菌大餐”:一份混有微塑料,另一份则干净无污染。随后,研究人员将50条线虫放在了培养皿中间,观察它们会做出什么选择。

研究人员在培养皿的两端分别放置了干净无污染和混有微塑料的“大餐”(图片来源:原论文

实验结果表明,尽管微塑料并未显著影响线虫或细菌的死亡率,线虫却明显更倾向于选择不含微塑料的那份“大餐”。更重要的是,无论是增加微塑料的浓度,还是增大颗粒的尺寸,线虫们都会更“敬而远之”。这说明,线虫确实有能力识别出微塑料污染。

进一步研究发现,线虫是通过一种名为odr-10的嗅觉受体来识别被微塑料污染的食物的:当odr-10受体发生突变后,线虫就再也无法区分污染食物和干净食物了。换句话说,线虫靠“闻”发现了微塑料。这也很合理,毕竟对于没有视觉的线虫来说,嗅觉等其他感官是它们寻找食物的重要工具。

研究人员推测,微塑料之所以会影响线虫的食物选择,可能是因为它干扰了线虫“闻”到细菌的代谢产物,例如某些群体感应分子(quorum sensing molecule),这类特定信号分子由细菌自发释放并能感知浓度变化,用于调节微生物的群体行为。微塑料可能会通过物理吸附,释放其他化学物质,或者通过改变细菌在它表面的代谢活动,从而导致细菌无法产生、释放或感知这些原本应该被线虫“闻”到的分子。最终,在线虫眼中,受微塑料污染的食物也就失去了吸引力。

确认线虫能“闻”到微塑料后,研究人员便开始测试,如果让线虫世世代代都只能吃被微塑料污染的食物,它们的食物偏好会改变吗?为了寻找答案,研究人员将线虫分成两组,一组世代都吃干净的细菌,另一组则世代都暴露在被微塑料污染的细菌中。三代之后,神奇的事情发生了。

研究人员分别在干净和微塑料污染的食物环境下连续培养线虫多代,而后让第三代线虫选择自己爱吃的食物(图片来源:原论文)

研究人员让这两组的第三代线虫重新参与了前面提到的“大餐选择”实验。结果,那些祖祖辈辈吃“脏饭”的线虫,竟然“叛变”了自己原本的食物偏好:它们不再排斥微塑料,而且竟然反过来更喜欢受微塑料污染的食物;而在干净环境中成长的线虫,则依然保持着对无微塑料食物的偏好。

此前已有研究指出,动物大约需要四代时间,才能形成稳定的嗅觉印记(olfactory imprinting),这一点与研究团队此次观察到的线虫食物偏好转变的代际时间线不谋而合。进一步研究表明,这种对“微塑料风味”食物的偏爱,是由一个名为lrn-1的嗅觉联想学习基因所介导的。如果这个基因发生突变,那么即使线虫世世代代都吃被微塑料污染的食物,它们也不会形成这种偏好。

蔡松霖推测,这种变化可能不仅仅局限于线虫。其他同样依靠嗅觉觅食的小型动物,也可能在长期接触微塑料后,将“微塑料风味”错误地识别为食物的正常味道。不过,他也强调,这种饮食偏好的改变更像是后天习得的习惯,而非永久的基因突变,就像人类对甜食的喜爱一样,因此可能是可逆的。但这一点仍需进一步研究验证。

此外,研究人员也提醒,他们在实验过程中观察到,在模拟的土壤环境中,正常线虫捕食时会主动避开有微塑料的环境,向更干净的地方迁徙。这种偏好可能带来连锁反应:随着线虫不断移动,干净环境中的细菌数量可能会减少,而污染环境中的细菌数量则会增多。换句话说,微塑料污染也可能会间接改变土壤中细菌的分布,引发一系列生态系统结构的级联效应,最终甚至影响到人类


参考链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.5c00492
https://www.newscientist.com/article/2488923-exposure-to-microplastic-makes-animals-want-to-eat-it-more/

作者 环球科学

《环球科学》杂志