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为探究多菌灵(CBZ)对两栖动物睾丸发育的影响及与二苯甲酮 - 3(BP-3)的联合作用,研究人员用不同浓度 CBZ 及 CBZ 与 BP-3 复配处理非洲爪蟾蝌蚪。结果发现,高浓度 CBZ 和二者复配会抑制睾丸发育,凸显其生态风险,为评估污染物危害提供依据。
在大自然这个复杂的 “生态实验室” 里,各种化学物质悄然穿梭于环境的各个角落,影响着生物的生存与繁衍。多菌灵(Carbendazim,CBZ)作为一种在农业和园艺领域广泛使用的苯并咪唑类杀菌剂,不仅在土壤、水和空气中留下了它的 “足迹”,还因其在水中的稳定性和生物累积性,对水生生物构成了潜在威胁。
在过往的研究中,人们发现 CBZ 在啮齿动物身上会引发一系列健康问题,比如生殖功能受损、染色体异常等,睾丸损伤更是在成年和发育期的大鼠、小鼠身上都有明显体现。然而,对于生活在水生环境,且在幼体阶段甚至一生都依赖水生存,皮肤还具有高渗透性的两栖动物来说,CBZ 对它们性腺的影响却还是一个未解之谜。与此同时,另一种在消费品中广泛使用的紫外线过滤剂二苯甲酮 - 3(Benzophenone-3,BP-3),也在水环境中频繁现身,并且已有研究表明它会影响非洲爪蟾(Xenopus laevis)的早期睾丸发育。更值得关注的是,CBZ 和 BPs 常常在废水中同时被检测到,它们的联合作用会给两栖动物带来怎样的影响,这成为了亟待解决的科学问题。
为了揭开这些谜团,中国科学院生态环境研究中心的研究人员挺身而出,开展了一项意义重大的研究。他们以非洲爪蟾为研究对象,聚焦于环境相关浓度的 CBZ 对其睾丸发育的影响,同时探究了 CBZ 与 BP-3 联合暴露时的作用。该研究成果发表在《Aquatic Toxicology》上,为我们认识这些污染物的危害提供了关键信息。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。他们精心饲养非洲爪蟾,获取不同发育阶段的蝌蚪用于实验。通过对暴露水体中 CBZ 实际浓度的测定,确保实验数据的准确性。实验结束后,对遗传雄性性腺进行形态学、组织学以及分子层面的检查,从多个角度评估睾丸发育情况。
实验分为两个部分。在实验一中,研究人员将处于 Nieuwkoop-Faber(NF)45/46 阶段的蝌蚪暴露于 1、10、100 μg/L 的 CBZ 中,直至发育到 52 阶段。结果显示,所有浓度的 CBZ 都抑制了蝌蚪的发育,10 μg/L 和 100 μg/L 的 CBZ 更是让睾丸发育明显滞后。从形态上看,睾丸出现异常;细胞层面,细胞增殖受到抑制,生殖细胞数量减少;分子水平上,某些浓度组中睾丸偏向性基因表达下调,卵巢偏向性基因表达上调。虽然 1 μg/L 的 CBZ 没有使这些睾丸参数发生显著变化,但它们呈现出的下降趋势也不容忽视。
在实验二中,研究人员进一步探究 1 μg/L CBZ 与 2.28 μg/L BP-3 单独或联合暴露对非洲爪蟾睾丸发育的影响,实验从 NF 45/46 阶段持续到 66 阶段。结果发现,与对照组相比,CBZ 和 BP-3 联合暴露使睾丸体积更小,生殖细胞数量更少,二者在睾丸发育方面表现出协同效应。不仅如此,在变态发育延迟、肝脏重量增加以及肝脏组织学变化等方面,联合暴露同样呈现出协同作用。
综合这两项实验结果,研究人员得出结论:环境相关浓度的 CBZ 单独或与紫外线过滤剂 BP-3 联合使用,都会对非洲爪蟾的睾丸发育产生重要影响。这一发现意义非凡,它让我们清晰地认识到这些污染物,尤其是它们的混合物,对两栖动物存在着巨大的生态风险。两栖动物作为生态系统的重要组成部分,它们的生存状况关乎整个生态平衡。此次研究成果为后续评估污染物对两栖动物乃至整个生态系统的危害提供了关键依据,也提醒科研人员和相关部门,必须持续关注这些污染物,加强对环境中化学物质的监管,保护生物的生殖健康和生态系统的稳定。