PMMA微塑料对果蝇行为与代谢的性别特异性毒性：运动失调与能量稳态失衡的剂量效应研究

《Environmental Pollution》：Microplastic pollution in Morocco’s High Atlas: First evidence and selective impact on soil microbiome across an elevational gradient.

本研究发现5μm聚甲基丙烯酸甲酯微塑料（PMMA-MPs）对黑腹果蝇具有显著性别依赖性毒性。雄性果蝇呈现剂量递增的运动亢进（肢体摆动频率↑、步幅↑），雌性则表现为低浓度（0.1-1 g/L）活动度↑/睡眠↓的倒U型剂量反应。代谢层面揭示雌性血糖↑而脂质/蛋白质↓的代谢重编程，其机制涉及多巴胺/5-羟色胺系统调控与生殖能量分配策略，为陆地模式生物微塑料毒性通路提供关键证据。

　　

Highlight

探索微塑料如何影响陆地生物？本研究通过果蝇模型揭示PMMA微塑料引发性别特异性行为紊乱的奥秘！

PMMA微塑料对成年果蝇步态参数的定量影响

在雄性果蝇中，当微塑料浓度达到0.1 g/L、1 g/L、10 g/L和20 g/L时，平均飞行速度显著高于对照组，其中20 g/L浓度组的速度在所有实验组中拔得头筹（图1A）。在相同浓度梯度下，雄性果蝇的肢体摆动频率也明显增加（图1B），同时步幅显著延长（图1C）。有趣的是，随着剂量攀升，雄性果蝇的步态模式逐渐从非标准模式转变为四足运动模式，这种运动协调性的下降暗示着神经肌肉控制机制可能遭到了干扰。

而雌性果蝇的表现则大相径庭：在0.1 g/L和1 g/L的低浓度暴露下，她们变得异常活跃且睡眠时间大幅缩减；但当浓度升至10 g/L和20 g/L时，这种兴奋效应反而减弱，呈现出典型的"倒U型"剂量反应曲线（图1D）。这种性别差异可能源于雌雄果蝇在能量分配策略上的根本不同——雌性倾向于将能量优先分配给繁殖系统，而雄性则更多投入于运动表现。

讨论

通过果蝇这一经典模式生物，我们系统解析了聚甲基丙烯酸甲酯微塑料的生物效应。为了精准量化果蝇运动系统状态，我们同步检测了代谢标志物与运动学参数。

结果显示，暴露于PMMA颗粒的雌性果蝇活动水平显著提升，特别是在0.1 g/L和1 g/L浓度下睡眠时长明显缩短。值得注意的是，这种行为变化与代谢紊乱密切相关：在1 g/L浓度下，雌性果蝇出现血糖升高而脂质、蛋白质含量下降的能量稳态失衡现象。这提示低剂量微塑料可能激活了分解代谢，而高浓度则通过氧化应激触发脂质重新积累与蛋白质合成补偿机制。

雄性果蝇虽然运动行为改变显著，但代谢指标波动较小。这种性别差异很可能与神经递质系统（多巴胺、5-羟色胺）的差异化调控有关，同时也反映出两性在生殖能量投资策略上的进化适应差异。

研究局限性

本研究仅聚焦5微米PMMA微塑料，对于其他尺寸、形状或聚合物类型的颗粒影响仍有待探索。实验采用单因素暴露模式，未能揭示微塑料与重金属/农药等污染物的复合效应。此外，肠道菌群、表观遗传等潜在机制尚未深入探讨。

结论

PMMA微塑料通过性别特异性方式干扰果蝇行为与代谢稳态：雄性主要表现为剂量依赖的运动协调性下降，雌性则呈现复杂的非单调剂量反应。这些发现为理解微塑料对陆地无脊椎动物的毒性通路提供了新视角。