气候变暖加剧了由聚乙烯微塑料引起的系统性神经行为和代谢紊乱，在Tenebrio molitor（黄粉虫）中尤为明显

《Environmental Research》：WARMING CLIMATE EXACERBATES SYSTEMIC NEUROBEHAVIORAL AND METABOLIC DISRUPTION BY POLYETHYLENE MICROPLASTICS IN Tenebrio molitor

微塑料暴露导致黑寡妇虫幼虫生理与行为多系统重构，气候变化加剧效应。通过能量代谢、氧化应激、神经递质及消化功能综合分析，发现低浓度微塑料即引发脂糖动员优先、氧化应激增强及消化失衡，叠加高温高CO2条件非线性放大毒性效应。研究证实需采用整合分析方法评估微塑料生态风险，并纳入未来气候情景。

　　

蒂亚伦·马里尼奥·达·卢兹（Thiarlen Marinho da Luz）|阿里安妮·吉马良斯（Ariane Guimar?es）|韦斯利·罗德里格斯·索亚雷斯（Wesley Rodrigues Soares）|伊万迪尔松·佩索阿·平托·德·梅内塞斯（Ivandilson Pessoa Pinto de Menezes）|阿琳·苏埃利·德·利马·罗德里格斯（Aline Sueli de Lima Rodrigues）|布鲁娜·德·奥利维拉·门德斯（Bruna de Oliveira Mendes）|拉伊萨·德·奥利维拉·费雷拉（Raíssa de Oliveira Ferreira）|拉斐拉·里贝罗·德·布里托（Rafaela Ribeiro de Brito）|吉列尔梅·马拉法亚（Guilherme Malafaia）

环境应用毒理学实验室，戈亚诺联邦研究所 – 乌鲁泰校区（Laboratory of Toxicology Applied to the Environment, Goiano Federal Institute – Urutaí Campus）。地址：Rodovia Geraldo Silva Nascimento，2.5公里处，乌鲁泰农村地区（Urutaí, GO, Brazil）

摘要

微塑料（MPs）在环境中的普遍存在与其对陆地无脊椎动物的亚致死效应的缺乏性形成鲜明对比，尤其是在气候变化情景下。本研究评估了Tenebrio molitor幼虫在两种不同气候条件（1000 ppm CO₂/27 °C 和 1500 ppm CO₂/28.5 °C）下暴露于聚乙烯微塑料（PE-MPs）时的多系统反应。实验设计包括三种饮食方案（对照组、0.005% 和 0.1% PE-MPs），持续15天，随后通过单变量和多变量统计方法综合分析颗粒生物积累、行为评估以及一系列生化标志物（能量储备、氧化应激、神经递质和消化功能）。尽管未观察到致死效应或体重增长受损，但PE-MPs暴露引发了T. molitor的多系统功能重组，表现为优先利用快速可动员的能量来源（脂质和碳水化合物）而非维持蛋白质合成，氧化应激加剧，以及消化稳态紊乱。这些变化表现为神经化学改变——多巴胺能/血清素能平衡失调和胆碱能抑制，共同导致了光照刺激下的运动过度活跃。多变量分析揭示了非线性特征和累积效应，气候作为关键调节因素，放大了微塑料的影响并推动了病情向更严重方向发展。我们的发现表明，PE-MPs对生物体造成多系统负担，综合影响了多种生理和行为机制，这种负担在温度升高和CO₂浓度增加的情况下更为严重。这些结果强调了进行微塑料风险评估时需要考虑未来气候情景，并采用能够捕捉系统重组而非孤立效应的综合功能方法。

部分内容摘录

引言

近年来，塑料的生产和排放呈指数级增长，重塑了自然和人为系统中的物质和能量流动（Thompson等人，2024；Debnath等人，2024；Megha等人，2025）。因此，在聚合物生命周期中产生的碎片——即微塑料（MPs，< 5 mm；Frias & Nash，2019）——已在各种环境介质中被检测到，从深海到陆地（Cordova等人，2025）

微塑料

选择聚乙烯（PE）作为本研究的代表聚合物，因为它在各种环境介质中广泛存在，并且常用于生态毒理学实验（Dümichen等人，2015；Horton等人，2017；Piehl等人，2018；Jia等人，2021；El-Sherif等人，2022）。使用原始商业颗粒的目的是为了最小化环境微塑料的固有变异性，从而在受控条件下更清晰地评估其生物效应

基线生物特征和微塑料积累

在整个实验过程中，各组及重复实验中均未记录到死亡现象，暴露期结束时幼虫的体重增长在各处理组间无显著差异 [因素“气候”：F = 0.024，p = 0.876；“微塑料浓度”：F = 0.033，p = 0.967；交互作用：F = 0.414，p = 0.663]（见图S1，详见“补充材料”）。相比之下，仅“微塑料浓度”因素对T. molitor幼虫的颗粒积累有显著影响

讨论

我们的主要研究发现表明，即使在无致死效应或生物量增长显著变化的情况下，T. molitor幼虫暴露于PE-MPs也会引发多系统功能重组。我们观察到颗粒积累增加，并伴随对光刺激的反应行为改变，包括活动强度和时间结构的改变，以及生物能量的变化

结论

总之，我们的研究结果以综合方式量化了微塑料在不同气候条件下如何重组T. molitor幼虫的多个系统，证实了这些聚合物会造成基础性的多系统负担，这种负担在温度升高和CO₂浓度增加的情况下会以非线性方式加剧。多因素分析（MFA）揭示了一个明确的特征，区分了对照组和暴露组

CRediT作者贡献声明

拉斐拉·里贝罗·德·布里托（Rafaela Ribeiro de Brito）：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、方法学、研究。拉伊萨·德·奥利维拉·费雷拉（Raíssa de Oliveira Ferreira）：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、方法学、研究。吉列尔梅·马拉法亚（Guilherme Malafaia）：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源管理、项目协调、方法学、研究、资金获取、数据分析、概念构思。蒂亚伦·马里尼奥·达·卢兹（Thiarlen Marinho da Luz）：撰写 – 审稿与编辑

未引用参考文献

Jia等人，2022；Kingsolver和Woods，1998；Malafaia等人；Vontas等人，2000；Wang等人，2025。

伦理批准

由于T. molitor不属于需要遵守机构动物护理规定的无脊椎动物，因此本研究无需伦理批准。

参与同意

不适用。

发表同意

不适用。

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本研究的利益冲突或重大财务支持。所有作者均已阅读并批准手稿内容，同意作者排序，并确认没有遗漏符合条件的贡献者。工作的完整性得到了保障。同行评审者的选择完全由期刊编辑负责。相应作者推荐的评审者与本研究无任何专业、个人或财务关联

数据和材料的可用性

本研究生成或分析的所有数据均包含在已发表的文章中。此外，支持本研究结果的数据可向相应作者[Malafaia G.]索取。

资助声明

巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）（项目编号#402532/2023-6、#442574/2023-1和#308854/2021-7）提供了资助。

生成式AI声明

本研究使用了生成式人工智能工具GPT-5（OpenAI，美国加利福尼亚州旧金山），通过OpenAI平台进行操作。该工具在严格的人类监督下使用，用于辅助语言优化、提高表达清晰度，并提供关于数据管理和统计方法的建议。所有关于数据处理的决策均由作者单独作出。

利益冲突声明

作者声明没有已知的利益冲突或可能影响本研究的个人关系。

致谢

作者感谢巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）为本研究提供的财政支持（项目编号#402532/2023-6和#442574/2023-1）。第一作者T.M. Luz感谢戈亚斯州研究基金会（FAPEG，巴西）提供的博士优秀奖学金（项目编号#202510267001088）。