作者 前行 | 排版 杳杳
海洋,這一片佔到了地球表面積71%的水域,不僅為人類提供了豐富的食物來源,同時也蘊藏著巨大的醫藥資源。如何利用好海洋為人類造福成為咱們地理學習的重點。
今天小編就來帶著小夥伴們認識一種獨特的海洋生物——鱟(讀音同“後”)。它長相奇特,而且血液還有極大的藥用價值。它究竟是一種怎樣的生物呢?別急,我們馬上來揭曉!
01
比恐龍更古老的生物
提到鱟這個生物,想必大部分非沿海地區的小夥伴們都會感到陌生。
其實,鱟的祖先出現於地質歷史時期古生代的泥盆紀,當時恐龍尚未出現,原始魚類剛剛問世,隨著時間的推移,與它同時代的動物或者進化、或者滅絕,而唯獨只有鱟仍保留其原始而古老的相貌,所以鱟有“活化石”之稱,它已經在地球上存在了約五億年之久了。
02
細菌內毒素檢測試劑——鱟試劑
引起我們關注的並不僅僅是因為鱟存世時間之久,更重要的是一種對於人類健康尤其重要的細菌內毒素檢測試劑——鱟試劑。
截止2021年12月5日,全國31個省(自治區、直轄市)和新疆生產建設兵團累計報告接種新冠病毒疫苗255302.8萬劑次(資料來源於國家衛健委網站)這組接種數字背後,離不開鱟藍色血液的功勞。
根據《中國藥典》的規範,注射使用的抗生素、葡萄糖、生理鹽水和疫苗在上市前,都必須經過細菌內毒素檢測。目前普遍使用以鱟血製備的鱟試劑檢測內毒素。
在現代醫療體系中,不只是新冠疫苗,我們日常的每次注射、每次靜脈輸液,以及每個需要植入人體的醫療裝置,基本都離不開鱟。鱟試劑能幫助我們判斷試劑有沒有受到汙染,幫助我們實現對毒素汙染的快速監測。
03
神奇的藍色血液
那麼鱟與鱟試劑有著怎樣的關係呢?那就得先從鱟的血液開始說起。
地球上大部分生物的血液都是紅色的,而鱟的血液卻是神奇的藍色,這也曾讓古人困惑,清人屈大均在《廣東新語》中曾寫道:“凡諸血皆赤,惟鱟碧色。”意思是世間萬物的血都是紅色,唯獨鱟是碧藍色,著實怪哉。
事實上,擁有紅色血液的只是大部分脊椎動物,而非世間萬物。紅色來源於血紅蛋白中的鐵離子,而存在於鱟血液中的是一種血藍蛋白,含有銅離子。只有在接觸空氣氧化後才會顯現藍色,在體內是無色的。
這種蛋白能提高鱟血液的攜氧能力,是一種應對地球早期海洋缺氧環境的機制。鱟能夠躲過冰河期和小行星的撞擊,在地球上存活超過4億年,其藍色血液對構建自身的先天性免疫防禦系統功不可沒。
04
鱟試劑的反應原理
鱟的血細胞很原始,沒有分化,只有一種變形細胞。
在自然界眾多的致病微生物中,革蘭氏陰性菌是個大類,包含大腸桿菌和綠膿桿菌等等,它們的內毒素能夠造成嚴重感染。而鱟血中的變形細胞接觸到革蘭氏陰性菌的內毒素時,能分泌一種酶,引發凝結反應,將病原體包裹起來防止進一步擴散,這是種古老而高效的防禦機制。
在1956年發現這一機制之前,人們利用家兔來檢測細菌汙染,這種方式既耗時又不準確,常常造成事故。
而如今,透過從鱟血中分離出變形細胞,再製備成試劑,人們只需要15分鐘就能根據試劑是否產生凝集反應來判斷樣品有沒有受到汙染。
但藍血並非鱟的專利,一些甲殼類動物如蝦蟹也有著類似的血液。但它們的血液檢測細菌內毒素的能力卻“只此一家”,目前還未發現地球上有其他生物的血液能取而代之。
鱟試劑已經是目前醫藥行業細菌檢測的“金標準”,主要從種群數量較大的美洲鱟和中國鱟的血液中提取。自20世紀80年代起,全球每年都有數十萬只鱟被送進採血站,為人類的健康“義務獻血”。
這是鱟的“無償獻血”現場:鱟洗過澡以後,被整齊排列在實驗臺上,摺疊起來露出腹膜,再用不鏽鋼針刺入鱟的心包抽取輸往心臟的含氧血。每個消毒瓶大約能收集到100毫升左右的血液。
收集到的鱟血會被放進離心分離機中,分離出變形細胞。之後,細胞將被破壞,釋放出內部的凝固蛋白原(coagulogen),這就是鱟試劑的基本成分。
05
希望還能“鱟”會有期
5月以來,全國平均每天接種1247萬劑次,世界各國還有大約200種新冠疫苗正在研發。針對變異毒株的升級版疫苗的研發也在進行,細菌內毒素的檢測需求依然很大,同時還很依賴鱟試劑。如果鱟種群資源下降的趨勢沒有得到遏制,鱟試劑原料缺口將會變大。
據相關部門統計,北部灣的中國鱟種群在近20年內下降了90%以上。好在這也引起了相關部門的重視,今年2月5日,新的《國家重點保護野生動物名錄》正式公佈,中國鱟和圓尾蠍鱟終於被正式列為國家二級重點保護野生動物。無證捕撈、運輸、買賣、食用都是違法的。
要保護鱟,除了完善法律法規,加強管理以外,還要重視保護它的棲息地和食物來源。人類在進行圍海造田、抽沙填海等海岸線開發工程時,需要儘可能不壓縮其他生物的生存空間,為鱟的生長繁殖“勻”出一塊不受干擾的生境。
只有這樣,鱟種群的恢復才會有希望,在未來漫長的歲月裡,還能“鱟”會有期。
可愛的鱟鱟們在默默守護人類的健康,我們要保護好這個比我們見證了更多歷史的物種,未來有我們,也應該有鱟。
06
來做題吧~
閱讀圖文材料,完成下列要求。鱟(見下圖),是一種海生節肢動物,形似蟹,其祖先可以追溯至四億年前,因此也被稱為活化石,曾經廣泛分佈於我國東部沿海、北部灣、東南亞及美國東海岸,數量極多。
鱟出生後13年才能性成熟,幼體主要棲息在潮間帶,成年後轉入淺海活動,每年冬季會游回深海冬眠,因此無法人工飼養。其血液為藍色,是醫療中檢測內毒素試劑的重要原料,在製藥和食品工業中,可用它對毒素汙染進行監測。
在世界部分國家包括國內某些地區有食用鱟的習慣,但據世界各國醫學界的研究表明:食用鱟對身體健康和生命安全存在著極大危害。2019年7月,生長在我國及日本瀨戶內海的中華鱟被列入世界自然保護聯盟(IUCN)紅色名錄——瀕危(EN)。
(1)簡要分析我國沿海的鱟數量大幅度減少乃至瀕危的原因。
(2)請為保護鱟提出具體措施。
答案與解析
1.①廢水排放汙染淺海;②人類活動破壞棲息地(如旅遊、淺海養殖、填海造陸、過度採砂等)③過度捕撈;④無法養殖、人為恢復種群。
2.①政策:設立鱟自然保護區、禁捕區;②工程:生物工程恢復潮間帶和淺海生態(如種植紅樹林),人工修復灘塗等;③技術:研發內毒素試劑替代品;④宣傳:宣傳食用鱟對人體有害,保護鱟等意識。
宣告:影片影象素材均來源於網路,版權歸原著所有,本號僅為整合釋出。
參考資料
[1]《中華人民共和國野生動物保護法》
[2]《中華人民共和國水生野生動物保護實施條例》
[3] 洪水根. 中國鱟生物學研究[M]. 廈門大學出版社, 2011.
[4] 顏明豔, 王月, 顧華鑫,等. 鱟試劑產業在中國的發展現狀及相關建議[J]. 生物學雜誌, 2018, 35(2): 88-91.
[5] 頡曉勇, 鍾金香, 關傑耀,等. 基於鱟試劑需求的中國鱟資源保護的迫切性研究[J]. 中國漁業經濟, 39(2):8.
[6] 朱儁華,吳宙,等. 全球中華鱟資源保護現狀及對策建議[J]. 生物多樣性, 2020, 28(5):621-629.
[7] 王珊( 2021). 鱟的一萬種死法. 美境自然微信公眾號.https://www.163.com/dy/article/G28N6G6E05118OGM.html
[8] 維基百科(馬蹄蟹、美洲鱟)
[9] 2019 Awardee: The Blood of the Horseshoe Crab,Golden Goose Awardhttps://www.goldengooseaward.org/01awardees/horseshoe-crab-blood
[10] The last days of the blue-blood harvest[J]. The Atlantic, 2018, 9.
[11] Bell T E . Crabs Give Blood for Space Travel[J]. Science, 2006.
[12] 智漁原創《新冠疫苗必須經它檢測才能上市!鱟的血液,如何保障全人類的醫療衛生安全?》
*本文內容由作者提供,不代表本號立場