纳米塑料摄入对黑腹果蝇行为与生理无显著影响：线粒体功能及代谢稳态的实证研究

推荐：本研究针对纳米塑料(NP)对陆生昆虫的潜在毒性问题，以黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为模型，系统评估了多分散聚苯乙烯NP(20/80/200 nm)对其发育率、线粒体活性(CI-LEAK/OXPHOS)、代谢率(CO2释放量)及运动行为的影响。结果表明，即使暴露于500 μg/g高浓度NP，果蝇仍保持稳定的生理状态，为评估NP生态风险提供了重要基线数据。

　　

随着全球塑料污染加剧，环境中纳米级塑料颗粒(NP)的生态效应引发广泛关注。NP因其<1000 nm的粒径可穿透生物屏障，与细胞器如线粒体相互作用，但关于其对陆生昆虫——地球上最繁盛的动物类群——的影响研究远少于水生生物。法国雷恩大学(University of Rennes, CNRS, ECOBIO - UMR 6553)的Chloé M.C. Richard团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表研究，首次系统评估了多分散聚苯乙烯NP对黑腹果蝇的跨代生理影响。

研究采用三组实验设计：对照组(C)、低剂量组(LOW,1 μg/g)和高剂量组(HIGH,500 μg/g)，通过扫描电镜(SEM)和纳米颗粒追踪分析(NTA)确认NP特性后，检测了发育周期暴露对果蝇的全面影响。关键技术包括：(1)线粒体呼吸测定仪(Oxygraph-O₂K)量化飞行肌线粒体状态(CI-LEAK/OXPHOS)；(2)多通道呼吸仪(MAVEn)测量CO₂代谢率；(3)Trikinetics LAM10H系统记录昼夜运动节律；(4)干重法评估生长状况。

3.1 NP表征

SEM/NTA证实所用NP为球形聚苯乙烯颗粒(20-200 nm)，存在41.5-577.5 nm聚集体，Py-GCMS验证其化学特性。

3.2 发育率

NP暴露未改变蛹数(149±45)和成虫羽化率(0.84±0.06)，表明其无发育毒性。

3.3 线粒体活性

关键发现：NP不影响任何线粒体状态(CI-LEAK:12.00-14.53 pmol O₂·s^-1·mg^-1；CI-OXPHOS:18.80-22.19；mG3PDH-OXPHOS:86.54-119.24)，呼吸控制比(RCR=1.62-1.80)和复合体IV活性(265.86-326.34)均保持稳定。

3.4 代谢率

CO₂释放量(0.13±0.03 μL·min^-1·mg^-1)无组间差异，证实能量代谢未受干扰。

3.5 体重与运动

干重(0.88-0.91 mg)和昼夜运动模式(白天活动量达夜间4.9-6.3倍)均未因NP改变，与既往报道的Bombyx mori行为异常形成对比。

该研究颠覆性地证明：商业聚苯乙烯NP在环境相关浓度下，不会通过线粒体功能障碍途径影响果蝇的生理稳态。但讨论指出，实际环境中NP的异质性(形状/聚合物类型)可能增强毒性，且多代暴露效应仍需验证。研究为NP生态风险评估建立了重要基准，同时提示需开发更接近真实环境条件的NP模型，以全面揭示其潜在风险。线粒体ATP合成效率检测和长期跨代研究将成为未来重点方向。