气候变化与雌激素污染协同作用对三刺鱼(Gasterosteus aculeatus)生理的长期影响

本研究针对海洋变暖、酸化与内分泌干扰物17α-乙炔雌二醇(EE2)的多重胁迫，以三刺鱼为模型，揭示了早期EE2暴露(15 ng·L?1)在RCP8.5气候情景(+3°C/-0.4 pH)下的跨生命周期生理效应。结果表明：EE2在当代气候下降低幼鱼存活率，而未来情景缓解该效应；RCP8.5-EE2组合导致体长显著降低，性腺芳香化酶(cyp19a1a)表达呈现交互效应，证实气候变化可调控污染物毒性。

　　

随着全球气候变化加剧，海洋生态系统正面临前所未有的双重挑战：一方面，海水温度上升和pH值下降（酸化）持续改变海洋生物的生存环境；另一方面，日益严重的化学污染物如内分泌干扰物通过废水排放进入水体。其中，避孕药主要成分17α-乙炔雌二醇(EE2)在河流中的浓度可达2-17 ng·L^?1，能引起鱼类性别逆转、生殖障碍等严重后果。然而，当这两种全球性威胁同时作用于生物体时，会产生怎样的协同效应？这成为生态毒理学领域亟待解答的关键问题。

法国布雷斯特大学（Univ Brest, CNRS, IRD, Ifremer）联合团队以三刺鱼(Gasterosteus aculeatus)为模型，创新性地设计了跨越两代的多胁迫实验。研究人员将亲本预先驯化于当前气候与RCP8.5预测情景（2100年：+3°C/-0.4 pH），其后代在胚胎-幼体阶段暴露于环境相关浓度EE2（15 ng·L^?1），持续追踪至性成熟前（6月龄），系统评估了生存、生长和生殖轴发育等关键生理指标。该成果发表于《Aquatic Toxicology》，为预测未来环境下的生物适应性提供了重要依据。

研究采用多学科交叉方法：通过气候模拟系统精确控制水温与pH；ELISA检测水体EE2浓度；组织学分析性腺结构；qPCR定量下丘脑-垂体-性腺轴关键基因（如gnrh3、cyp19a1a、esr2a等）；结合生理指标（GSI、HSI）和统计学模型（线性混合效应模型）解析多重胁迫的交互作用。

3.1 卵质量与早期发育

RCP8.5-EE2组合导致卵直径显著减小（p<0.01）而卵周隙指数升高（p=0.04），提示胚胎资源受限。尽管未直接影响存活率，但RCP8.5组孵化时间缩短1天，且胚胎-幼体存活率降低7.03倍（p=0.04），表明酸化与变暖对早期发育的累积压力。

3.2 存活与性别比例

当代气候下EE2使幼鱼存活率降低35%（p<0.01），而RCP8.5情景缓解该效应。更引人注目的是，EE2暴露组雄性比例显著下降（当代：61%→20%；未来：33%→25%），两处理组均发现睾丸内存在卵母细胞的间性个体，证实EE2的雌性化作用不受气候情景调控。

3.3 生长与生理指标

长期监测显示RCP8.5-EE2组体长增长最慢（p<0.05）。性成熟前分析发现：雄性在RCP8.5下GSI升高（p=0.02）但肥满度(K)降低（p=0.03）；雌性则普遍呈现K值下降（p<0.01），反映能量分配策略的性别二态性。

3.5 基因表达谱

脑部基因表达呈现显著性别差异：RCP8.5组雄性gnrh3、trh和gnih表达下调（p<0.01），暗示神经内分泌调控受温度/酸化影响。性腺中，EE2使雌鱼esr1/esr2a表达抑制（p<0.01），而RCP8.5-EE2组卵巢cyp19a1a表达出现显著交互效应（p<0.01），提示未来气候可能增强EE2对雌激素合成的持续影响。

这项研究首次揭示气候变化与EE2污染的复杂交互作用：RCP8.5情景虽缓解EE2的急性毒性，但通过改变卵质量、生长模式和性腺基因表达，可能对种群动态产生深远影响。特别值得注意的是，卵巢cyp19a1a（芳香化酶）的表达交互效应为环境雌激素的跨代影响提供了分子证据。研究强调，评估污染物风险必须结合气候预测情景，而三刺鱼作为敏感指标物种，其生理响应模式为制定生态保护政策提供了科学依据。未来研究需进一步解析温度介导的EE2代谢机制，以及表观遗传在跨代效应中的作用。