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氟西汀(Fluoxetine)作为常见抗抑郁药及水体污染物,其对野生动物认知影响未知。研究人员以孔雀鱼(Poecilia reticulata)为对象,研究长期氟西汀暴露的跨代效应。结果发现其对抑制控制(Inhibitory control)的影响存在性别特异性,该研究为评估药物污染提供依据。
在如今这个制药业蓬勃发展的时代,各类药物被大量生产并排放到环境中,其中,氟西汀(Fluoxetine)作为一种广泛使用的抗抑郁药,同时也是常见的水体污染物,正悄然威胁着水生生物的生存。氟西汀属于选择性血清素再摄取抑制剂(SSRI),它在治疗人类的抑郁和焦虑障碍方面发挥着重要作用,但大量未经完全代谢的氟西汀随着污水排放进入水体环境,给野生动物带来了潜在风险。目前,虽然已经有研究关注到氟西汀对动物行为的影响,但关于它对动物认知这一关键适应性状的长期影响,尤其是在环境相关浓度下的长期作用,仍然知之甚少。
为了解开这些谜团,澳大利亚国立大学等研究机构的研究人员开展了一项为期五年的研究。他们以孔雀鱼(Poecilia reticulata)为研究对象,这种原产于南美洲的淡水胎生鱼类,如今在全球广泛分布,并且是研究药物污染和动物认知的理想模式物种。研究人员将多代孔雀鱼暴露在环境相关浓度(0 ng/L、30 ng/L、300 ng/L)的氟西汀中,在停止添加氟西汀 10 个月后,对比未暴露的对照组和暴露组孔雀鱼的认知能力和个性特征,旨在探究氟西汀的潜在跨代效应。该研究成果发表在《Behavioral Ecology and Sociobiology》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在实验动物选取方面,孔雀鱼采集自澳大利亚汤斯维尔的鳄鱼溪,这里未受氟西汀污染,确保了实验起始样本的纯净性。实验中,运用了一种成熟的抑制控制实验(Inhibitory control assay),通过设置透明屏障,观察孔雀鱼在面对社交奖励(一群混合性别的同种鱼)时,抑制冲动、绕过屏障的能力,以此量化其认知能力;同时,通过记录孔雀鱼离开起始区域进入开放区域的时间,来衡量其 “大胆程度” 这一个性特征。此外,研究人员还使用了 R 语言进行统计分析,包括使用 hurdle lognormal mixed model 等模型,以探究氟西汀处理、性别、体长等因素及其相互作用对实验结果的影响。
研究结果主要体现在以下几个方面:
- 抑制控制能力差异:氟西汀对孔雀鱼抑制控制能力的影响存在性别特异性。高浓度氟西汀处理组的雄性孔雀鱼抑制控制能力显著高于低浓度组,而对照组雄性的抑制控制能力处于中间水平,与其他两组无显著差异。与之相反,低浓度和高浓度氟西汀处理组的雌性孔雀鱼抑制控制能力均低于对照组雌性,但这两组雌性之间无显著差异。此外,无论是雄性还是雌性孔雀鱼,在连续试验中抑制控制能力都没有显著提高,但雌性在后续试验中更有可能不接近屏障而直接绕过它。
- 大胆程度差异:氟西汀对孔雀鱼大胆程度的影响也存在性别差异。高浓度氟西汀处理组的雄性孔雀鱼比低浓度组的更胆大,对照组雄性的大胆程度处于中间,与其他两组无显著差异。而氟西汀处理对雌性孔雀鱼的大胆程度没有显著影响。同时,雄性和雌性孔雀鱼在后续试验中都变得更加大胆,且雌性中体型较小的个体更大胆,雄性中体型对大胆程度无影响。
- 解决问题时间差异:性别、氟西汀处理以及体长对孔雀鱼到达目标区域的解决问题时间和成功率均无显著影响。但在后续试验中,孔雀鱼更有可能在 300 秒内到达目标区域,且速度更快。对于成功到达目标区域的鱼,体长对其平均解决问题时间无显著影响,但体型较大的鱼在 300 秒内到达目标区域的可能性较低。
综合研究结论和讨论部分,该研究首次证实长期氟西汀暴露会影响非人类动物的抑制控制能力,且这种影响存在性别特异性。这一结果表明,即使停止氟西汀暴露 10 个月后,其对孔雀鱼认知能力的影响仍然存在,说明精神活性污染物对环境的影响具有长期性。这一发现为评估药物污染对野生动物的影响提供了重要依据,强调了在研究环境污染物对生物的影响时,需要考虑性别差异以及长期的生态和进化后果。同时,也为后续研究指明了方向,如进一步探究氟西汀对其他认知能力的影响,以及这种影响是否通过改变压力水平等途径实现,这些研究将有助于更全面地了解药物污染对野生动物的危害,为环境保护和生物多样性保护提供有力支持。