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马蹄蟹:人类“血亲”

作者:admin 来源:青年参考 发布时间: 2014-03-19 22:46  浏览次数:
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LONZA内毒素检测-LAL 试剂

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“被献血”的鲎会得到一些苹果汁和动物饼干以助恢复。
“被献血”的鲎会得到一些苹果汁和动物饼干以助恢复。
人们对这种血液的第一印象是,它是蓝色的。
人们对这种血液的第一印象是,它是蓝色的。
在美国特拉华湾,用鲎制肥曾是一项产业,当地每年捕获鲎多达几百万只。
在美国特拉华湾,用鲎制肥曾是一项产业,当地每年捕获鲎多达几百万只。

  每年,近50万只鲎遭到人类捕捉并活体放血,一种前所未有的生物医学技术正由此而生。

  相对的,这种古老生物似乎从未得到过人类的友善对待。

  

 

  神奇的粉蓝色血液

  人们见到这种血液的第一印象是,它是蓝色的,粉蓝色。

  但颜色并非鲎血最特别的地方。鲎又称马蹄蟹,足可追溯至泥盆纪,当时恐龙尚未崛起,原始鱼类刚刚问世。随着时间推移,同时代的古生物不是进化就是灭绝,惟独鲎过了4亿多年仍保留其原始相貌。

  一种独特的化学物质让鲎血堪称神奇。“抗脂多糖因子”只能在其血细胞中的变形细胞里找到,它对细菌极其敏感,并且会将细菌封存在血块中。

  制药公司利用这种生物特性,通过分解其血液中的变形细胞,提取抗脂多糖因子,用来检测血液或其他溶液是否无菌—即使是浓度仅为万亿分之一的细菌内毒素,也能被鲎血中的提取物甄别出来,并转变为“凝胶”。

  “凝胶”一词由抗脂多糖因子的发现者之一佛瑞德·班提出。“凝胶会阻止细菌进一步扩散,但不会将其杀死。”1956年,班在宣布发现该物质的论文中写道,“凝胶或血块性状稳定,这种状态可在室温下维持数星期。”

  反之,如果受测溶液未被污染,就不会出现凝块,则可判定该溶液无菌。

  通过鲎血进行无菌测试的过程,被称为“鲎变形细胞溶解物(LAL)测试”。LAL测试十分简单,几乎可在瞬间得到结果,完胜“兔子菌落”实验—这种过程缓慢、费用昂贵的实验一直为制药公司所诟病。

  现在,鲎血测试已发展为庞大的产业。“由美国食品药品监督管理局授权生产的每种药物,都必须经过LAL测试。”美国公共电视台《PBS 自然》纪录片指出,“植入起搏器、假肢等外科手术,也需要预先进行这种测试。”

  无害的鲎血“收割”并不存在

  人们从这种名字拗口的海洋生物那里收到礼物,利用它们血液中潜藏的化学能力,每个曾接受注射的美国人都受到过鲎的保护。

  制药公司需要大量鲜活的鲎贡献血液,而这来得并不难。每当交配季节到来,鲎就从海底大量游向浅滩。这时,捕鲎人只需在浅滩漫步,就能轻而易举地将它们从藏身处抓出来。

  这些捉来的鲎会被切开心脏附近的组织,放出30%的血液。血主要用来提取LAL,并以每夸脱(0.946升)1.5万美元的价格卖给制药公司。

  “被献血”的鲎会得到一些苹果汁和动物饼干以助恢复,之后很快被送回大海。为了防止它们被误捉然后再次放血,放生地点与捕捉地点往往相距甚远。从捉到放,整个过程大约要花一至三天。

  有数据显示,10~30%的鲎在放血后难逃死亡命运。业内人士称,放血不会造成鲎大面积死亡,因此对种群影响不大。但美国新罕布什尔大学和普利茅斯州立大学的研究者对此存疑。他们的实验数据表明,完全无害的“鲎血收割”根本不存在,放血正在扰乱整个鲎族群的行为,即使它们没有直接丧命。

  事实上,与正常样本相比,被放血的鲎行动更加迟缓、易于昏睡,也较难对抗潮汐。放血对雌性影响更甚,而这将严重减少其交配和产卵几率,进而影响种群延续。

  “鲎喜欢海岸线,我们也是”

  第一批鲎的利用者并非来自生物医学界。早在殖民时期,鲎就被用来制作尿素肥料。

  进入20世纪,用鲎施肥已成为美国特拉华湾附近的一项产业。人们把鲎蒸熟并埋进地里,为土壤施肥。当地每年捕获的鲎多达几百万只,有些被拿去喂猪。

  捕杀鲎的历史漫长而持久,这个种群因此快速缩减。上世纪70年代,由于鲎减少,相关制肥业日渐衰落直至消失。但90年代后,大肆捕捉再度兴起—渔夫们发现,鲎可以用来诱捕海中的大型蜗牛:蛾螺。

  鲎似乎从未得到过人类的友善对待,也丝毫没有引起人们面对可爱小兔子时那样的怜悯之心。在佛瑞德·班之前,人们对鲎的了解只有两点—鲎是远古物种;它们喜欢海岸线,我们也是。

  海岸线可谓各类细菌的栖息地,班推测,正是这种环境促使鲎进化出神奇的化学防御系统。

  与人类相比,鲎的循环系统更类似蜘蛛。当某些不好的物质侵入人体,白细胞会与它打响“持久战”。然而一旦细菌侵入鲎的外骨骼,就能在其体内长驱直入。

  “细菌会穿过血窦,与血液直接接触。”美国伍兹霍尔海洋生物实验室介绍,“鲎的甲壳下有许多开放的空间,那些从外壳裂缝钻进去的细菌会轻松地钻入体内组织,造成致命威胁。”

  幸运的是,抗脂多糖因子让这种敞开的循环系统得到保障。一旦鲎血细胞觉察到外来入侵,就会释放粘稠的化学物质,阻止细菌运动,以物理屏障阻断感染扩散。这就像《X战警》里的冰人,只是并非用冰块围住敌人,而是某种了不起的化学反应。

  对鲎来说,这一招的可悲之处或许就是人类无法制造同样的神奇,所以人类将手伸向了鲎。

  人造LAL有望生产

  为何不制造替代LAL的人工合成产品?人也从猪身上提取胰岛素,但这与在鲎身上的做法全然不同。我们突破了胰岛素的DNA序列编码,试图用酵母进行人工生产。

  事实上,人造LAL也取得了不小的突破。新加坡国立大学的丁·吉克·玲从酵母中成功生产出了关键性的细菌侦测酶,即Factor C。瑞士Lonza公司获得了这种新型酶的生产许可,将其命名为PyroGene,计划尽快推向市场。此外,德国Hyglos公司也在积极研发另一种人工合成的内毒素检测物。其他先进技术也在研究之中。

  对鲎来说,这些真是极好的消息,但随之而来的也许是更大的难题—过去30年里,鲎一直是生物技术领域颇具价值的原材料,未来它们却极有可能变回渔民捕捉蛾螺的诱饵。

  这真是天大的笑话。独特的活体价值的确让鲎伤痕累累,但失去这种价值可能更糟。

  在几十万年里,人类进化了一千多次,才拥有今天的解剖学形态。我们始终抱着这样的希望—在成功复制鲎那古老的化学智慧之后,我们不会将它们置于死地。

 

 

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