从南极洲到加利福尼亚:水鸟如何解毒水银

03-02-2021

一些水鸟具有高于人类毒性阈值的汞水平。国际科学家团队已经到了ESRF,了解这些鸟类如何在其身体中排毒这种有毒元素。他们的结果在201期环境科学与技术的两篇论文中公布。

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汞(Hg)是一种源自自然来源的全球污染物,如火山爆发和森林火灾,以及煤炭燃烧等人类活动,金矿和工业废物焚烧。在神经毒性和再生形式的甲基汞(MEHG)中的水生和陆地食物网中的生物累积物和生物涂布。了解动物中莫赫的内部排毒过程对于保护野生动物和汞中毒的设计治疗至关重要。

在南极洲的Kerguelen岛屿,以信天翁和秘书,是水生食品网的顶级捕食者,暴露于升高的饮食来源。其中一只海鸟是巨型的海燕,一种被称为南极洲秃鹫的侵略性清除剂。它依据另一种鸟类,如企鹅,它能够在陆地和海上打开完整的密封和鲸鱼尸体。通过这种饮食,巨型汽油是体内汞浓度最高的鸟类之一并不令人惊讶。

这些鸟类怎样才能生活在不染色的情况下非常高的汞?“答案是在这些掠夺者身体中硒和汞之间的相互作用”,解释了两项研究的领导者的阿兰马纳,以及CNRS的研究总监。已经提出了减少硒,例如硒化硒,在控制汞毒性中起拮抗作用,但生化机制仍然难以捉摸。值得注意的是,由于海水中的高浓度硒,硒是浓缩在海洋鱼中的必需微量营养素。事实证明,海燕和其他水鸟通过一种涉及初始硒蛋白(Selenoprotein P)的形式的硒的一系列反应来排毒Mehg。

The experiments with water birds started when Brett Poulin, a professor at the University of California, Davis, came to the ESRF’s ID26 beamline to study how selenium manages to detoxify mercury in the Clark’s grebe, a water bird found in lakes and wetlands of coastal California. It continued with the analysis of samples from Paco Bustamante, a professor at the University of La Rochelle, and Yves Cherel, a director of research at the CNRS from Chizé, who provided tissues of several giant petrels from the Kerguelen Islands. “We wanted to compare how the various water birds processed mercury”, explains Manceau, “especially since freshwater has less selenium than seawater”.

在ESRF中,使用X射线吸收光谱,科学家们确定了缺失的中间反应物种(HG(秒)4.)顺序去甲基化反应Mehgcys→Hg(秒)4.→Hg.X(SE,SEC)y→Hgse(Cys =半胱氨酸;秒=硒细胞)。“我们首先发现了HG(秒)4.来自加利福尼亚州克拉克的格雷伯中的物种。这是纯粹的运气,因为这个物种在这只鸟的肝脏中纯净了86%。这是我们的第一篇论文。然后我们发现它在肝脏,肾脏,肌肉和大脑的巨型飞塞里尔,虽然总是与HGSE混合“,解释了Manceau。“如果我们在七年中获得了汞的生物化学的所有背景知识,那么我们对数据的所有背景知识进行了这种解释,我们就会增加ID26”。“我们将高频分辨率合并了低检测限,设计了一个非常稳定和可重复的设置”,被束缚线的Chabline ID26的科学家说。

由于汞最终被解毒为HGSE,通常认为汞没有毒理学后果,只要有足够的硒,因为Hgse是化学惰性的。来自ESRF的数据允许科学家从每种Se-Lable Mercury物种的浓度量化鸟类的几个组织中的生物利用硒。研究人员注意到HG(秒)4.严重耗尽鸟类中的生物可利用硒的数量,而不是先前认为只考虑汞被称为香港。硒缺乏可能导致神经毒理学作用和不孕症,因为硒蛋白在脑和睾丸中提供关键抗氧化功能。最终需要更多的研究来探讨汞缺乏的生物化学响应,因为动物中的汞排毒。

“这些研究的结果揭示了动物群岛如何管理如何捕获汞的毒性”。“硒蛋白p是关键蛋白质:它形成HG(秒)4.复杂并将毒性汞的生物碳化直接进入无毒HGSE“,他总结道。目前,Manceau将通过调查其他动物,例如鳄鱼,海龟和蛇,这些动物,这些动物都是天然受到汞,转变和内部交通汞的自然而然的。

参考:

Manceau A.等人,环境科学与技术又一篇论文。DOI:10.1021 / ACS.EST.0C04948

Manceau A.等人,环境科学与技术,文章尽快。DOI:10.1021 / ACS.EST.0C06269

文本和视频由蒙特塞拉特卡拉斯斯aspuny