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水星正在改變基因表達(dá)

2018-12-24 08:55:06 ? 來源：

在水中濃度非常低的汞集中在整個食物鏈中，從藻類到浮游動物，再到小魚，再到最大的魚 - 我們吃的魚。對于食用高度污染魚類的人來說，汞會導(dǎo)致嚴(yán)重且不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。雖然我們知道該元素的極端毒性，但在食物鏈的下游會發(fā)生什么，一直到第一級的微藻和汞的門戶?瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)(UNIGE)的一個研究小組首次使用分子生物學(xué)工具解決了這個問題?？茖W(xué)家測量了汞對藻類基因表達(dá)的影響方式，即使其在水中的濃度非常低，與歐洲環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)?？茖W(xué)報告。

UNIGE研究團(tuán)隊由環(huán)境生物地球化學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)教授Vera Slaveykova領(lǐng)導(dǎo)，該部門負(fù)責(zé)環(huán)境和水生科學(xué)的FA Forere，以及UNIGE科學(xué)學(xué)院地球與環(huán)境科學(xué)學(xué)院副院長。科學(xué)家們選擇了一種綠色微藻，其尺寸僅為6微米×10，稱為萊茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)。選擇藻類不是因?yàn)樗念伾蛩糜谟斡镜膬煞N鞭毛，而是因?yàn)?，在食物鏈?zhǔn)澄镦溩畹蛯拥乃h(huán)境中的所有初級生產(chǎn)者中，它的基因組具有完全排序。這種基因組信息的可用性使得比較基因表達(dá)成為可能藻類暴露于不同濃度的汞并確定相關(guān)的影響。

水星會破壞藻類的新陳代謝

研究人員能夠使用分子生物學(xué)工具分析微藻的轉(zhuǎn)錄組 - 即控制其基因表達(dá)的所有RNA分子集。正如Slaveykova教授解釋的那樣：“我們能夠準(zhǔn)確地確定哪些是過度表達(dá)的，或者相反，由于接觸汞而表達(dá)不足。” 結(jié)論很明確：汞破壞了藻類的代謝，許多基因被解除管制，無論濃度是否與歐洲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的濃度相當(dāng)，低于或高于環(huán)境中常見的濃度。

從生理學(xué)角度看似健康的藻類在檢查其基因表達(dá)時會發(fā)生變化。失調(diào)的基因參與多種過程，從產(chǎn)生引發(fā)抗氧化防御的活性氧物質(zhì)到鞭毛的改變和細(xì)胞運(yùn)動。鋅，鐵或銅等必需元素的光合作用和運(yùn)輸也受到影響。然而，很難建立一個詳盡的清單，因?yàn)檎鏢laveykova教授所指出的那樣：“在甲基汞特別失調(diào)的5,493個基因中，我們還不知道其中3,569個的功能，即使這個藻類是最廣泛的研究了所有初級生產(chǎn)者“。與無機(jī)汞一起使用甲基汞是研究人員分析的兩種元素之一。它是由缺氧環(huán)境中細(xì)菌引起的無機(jī)汞轉(zhuǎn)化而形成的。它在食物鏈中放大，可以直接影響頂級消費(fèi)者的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

自水稻災(zāi)難以來，魚類中汞的積累及其對人類健康的影響已經(jīng)成為許多研究的主題，當(dāng)時這個同名的日本漁港的人口在二十世紀(jì)中期遭受了大規(guī)模的污染。然而，由于UNIGE研究人員采用的轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法，我們現(xiàn)在知道汞如何進(jìn)入食物鏈并影響其基部的微藻。

環(huán)境和公共衛(wèi)生問題

雖然汞是在環(huán)境中自然發(fā)現(xiàn)的(例如，當(dāng)火山爆發(fā)時會釋放汞)，但由于人類活動，汞的濃度一直在穩(wěn)步增加：通過燃燒煤或釋放汞作為各種工業(yè)過程的一部分?，F(xiàn)在估計空氣中超過一半的汞與人類活動有關(guān)，而且在水生環(huán)境中這個比例接近三分之二。這是一個全球問題，因?yàn)樵诒睒O熊的血液中檢測到高水平的汞，遠(yuǎn)離任何污染源。因此，至關(guān)重要的是，我們從環(huán)境和公共衛(wèi)生的角度理解治理機(jī)制。

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