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两栖动物神秘大灭绝与验孕之间的联系

已有 986 次阅读 2020-4-1 19:26 |系统分类:科普集锦|关键词:学者| 两栖动物, 验孕, 灭绝, 壶菌病


从1993年开始,全球范围内开始出现两栖类动物莫名大量死亡的怪异现象。其实自从人类成为地球霸主,每时每刻都有物种面临灭绝,可这次的两栖类大危机却非常离奇。不同于那些受到人类直接压迫的物种,两栖动物的大量死亡主要发生在远离人类的原始森林或自然保护区里,中美洲加勒比海地区和澳大利亚地区形势最为严峻。

研究者用“死蛙地毯”来形容这种神秘死亡,图 MATTHEW FISHER

生物学家从各地收集了两栖动物的尸体,进行了寄生虫学、细菌学、病毒学、真菌学的检查,都没有发现明显的病原。仅仅在样本新鲜皮肤涂片和表皮组织中发现了一种名为壶菌的真菌孢子。正是这种壶菌掀起了两栖动物界的腥风血雨,澳大利亚昆士兰无人居住的高海拔雨林,有14种雨林蛙类遭到毁灭性打击,有的已经完全灭绝。在全世界范围内,40%以上的两栖类动物因壶菌处于灭绝的危险中……​

就像我们今天执着于寻找传染病的零号病人一样,生物学家经过多年的努力终于找到了一些蛛丝马迹,壶菌最早出现在1930年代南非爪蟾的样本中,而当年爪蟾正是风靡全球的验孕工具蛙。

而这场两栖动物的神秘灭绝就与人类的验孕技术有关系。

作为一位跟得上社会发展步伐的现代人,看到“验孕”二字一定会毫无违和地接上一个“棒”字,或者直接联想到验尿。

惊魂“两道杠”

可能很少人会关注验孕手段的发展,毕竟,首先你需要一个对象。对中国人而言,古代的验孕技术在很多文学影视作品中都有描述,大夫会通过号脉和观察害喜、停经等来判断是否怀孕。不过在世界范围内,更主流的还就是验尿派,或许是因为古人认为尿液和新生儿貌似都从一个地方出来,误打误撞找对了方向。

3500年前的古埃及人已经摸索出了一种较为成熟的验孕方法——尿麦子。可能怀孕的女性被要求把尿排入一袋小麦和一袋大麦中,几天后如果小麦发芽则认为怀的是女孩,如果大麦发芽则认为怀的是男孩,如果大麦小麦都没有发芽,一律算是诈和。

按照常理这种玄学方法除了糟蹋粮食之外应该没有任何实际用处,然而它不仅流传了下来,而且从希腊罗马一路传入欧洲,在一本1699年的德国民俗书籍中还有记载。

记录了早期妊娠测试和眼科疾病的古埃及莎草纸文献

更令人惊讶的是这种验孕方法还并非玄学, 1963年有研究复原了这种方法,发现男性或非怀孕女性的尿液可以抑制谷物的发芽,而孕妇的尿液确实能让大麦或者小麦发芽,成功率可以达到70%。只不过通过大麦小麦来判断胎儿性别的确胡扯。

古埃及或许误打误撞发展出了相对靠谱的方法,但欧洲原生的验孕技术就不是那么回事了。中世纪的时候,欧洲还发展出专门的观尿的职业,人称“小便先知”,和后来出现的“茶叶占卜”有些类似,感觉就像在……无中生有、暗度陈仓、凭空想象、凭空捏造……

还有一种更重口味的方法,把布条浸在疑似怀孕者的尿液中,晾干后点燃,如果燃烧产生的气味能让女人感到恶心,就证明已经怀孕,着实臭气熏天。

“小便先知”专用色环

总之,在东方世界以外,验孕总是和验尿密不可分的,就算在现代科学取代了玄学,尿液仍然是最有价值的样本。1920年代,大名鼎鼎的人绒毛膜促性腺激素(hCG)被发现,这是一种受精卵在着床后由胎盘产生的促激素,在孕妇的血液和尿液中含量很高,因此尿液或者血液中的hCG含量就能作为判断怀孕的可靠指标。

一开始科学家并没有找到方便的检测手段,伯恩哈德·桑德克(Zondek)和塞尔马·阿什海姆(Aschheim)两位科学家率先把孕妇的尿液注射进未发育的雌性小鼠体内,发现数日之后小鼠的卵巢在hCG的作用下发生了改变,于是一种全新的动物验孕方法诞生,史称“A-Z验孕法”。

“A-Z验孕法”以高达98%的阳性准确率彻底击垮了那些牛鬼蛇神的验孕方法,只是苦了各类实验动物,早期的测试每为一位妇女检测,就有5只少女小鼠香消玉损。后来经过迭代,少女小鼠换成了成年母兔,用量仍然非常大,一家普通的妊娠诊所一年就要杀死6000只兔子。

如今不再需要兔子验孕,但实验用兔的需求有增无减

这种验孕方法在当时以傲视群雄的准确率称霸市场,以至于妇女流行用“兔子死了”来委婉表达怀孕。实际上不管怀孕与否,兔子都会死,因为需要解剖观察其卵巢的变化,也正是这个弊端没有让这种方法走得更远,即将登场的主角非洲爪蟾马上就要雄霸天下了。

英国动物学家霍格本很早就盯上了爪蟾。在把目光放在验孕之前,他就因为旅居南非的原因,常常选择用非洲南部随处可见的爪蟾进行动物实验。1930年的时候,霍格本给非洲爪蟾注射了牛脑垂体的提取物,结果意外发现爪蟾异常地排卵了。

非洲爪蟾前肢无蹼,故称爪蟾

虽然和之前小鼠和兔子验孕的原理相似,但霍格本的发现价值在于证明了哺乳动物的激素同样可以作用于两栖动物,并且它们受到hCG作用后发生的产卵反应更容易观测。

于是霍格本在自己的学术报告中简单提及了这种设想,便带着一批非洲爪蟾回到了英国研究切实可行的验孕方法。经过多次实验,霍格本发现自然状态下非洲爪蟾只会在交配后产卵,没有其他自发产卵的现象,将怀孕女性的新鲜尿液注射到爪蟾皮下,6-12小时后便会刺激其产卵,准确率非常高。

非洲爪蟾在人工环境下排卵


通过排卵来判断是否怀孕不需要杀死爪蟾,可以重复利用多次,而且非洲爪蟾非常容易捕捉,在人工饲养的条件下寿命可以达到10年以上。出于以上种种原因,非洲爪蟾理所应当地成为了新一代的怀孕检测工具。

从1930年代末到1960年代,有成千上万只非洲爪蟾为人类的计生问题做出了伟大的牺牲,在排卵和准备排卵的死循环中迷失了自我,是更先进的hCG化学检测手段拯救了它们。利用hCG抗体的特异性结合,科学家发明了一种更便捷的验孕方法。

首先将hCG附着在绵羊血细胞的表面,再利用动物生产hCG的抗体,把这两种物质与尿液混合等待变化,如果尿液中含有大量的hCG,那么hCG抗体便会优先与其结合,肉眼观察绵羊续页不会发生改变,反之,如果尿液中hCG含量很低,那么抗体则会与绵羊血细胞表面的hCG结合,可以观察到血液凝结的现象。

这种方法实际上非常复杂,有10个步骤,还需要将试管隔绝震动静置2小时,用现在的标准来看算是“反人类设计”,但却是第一种能不依赖医生和实验室,而在家就能操作的科学验孕方法。再之后,验孕试纸、验孕卡、验孕棒,虽然原理没有发生大的改变,但一种比一种方便可靠,今天市面上常见的验孕棒甚至只需要两步:对着尿,等1分钟后读结果。

验孕技术发展历程

现代验孕技术让人类的繁衍有了更多的选择,却让两栖动物的繁衍举步维艰。其实,新技术并没有真的拯救非洲爪蟾。因为在验孕上的广泛使用,爪蟾顺势成为了一种常见的脊椎模式动物。大量野生爪蟾被捕捉,从非洲南部贩卖到世界各地。

科学家追踪导致两栖动物大量死亡的壶菌,最早的样本就来自1930年代被捕捉贩卖的非洲爪蟾。换句话说,正是人类对非洲爪蟾的全球贸易导致了壶菌的传播。那么为什么1930年代就爪蟾就已经携带的壶菌,要等到足足半个世纪后才被发现和重视呢?

其实这就是一个类似天花与印第安人的故事。非洲爪蟾是壶菌的自然宿主,因为与壶菌长期生活,具备一定的抵抗力,壶菌只能附着在爪蟾表皮的最外层完成它的整个繁殖过程,并不会造成什么伤害。

被壶菌感染的皮肤组织,孢子囊清晰可见

而对于非洲大陆以外,对壶菌不具备天然抵抗力的两栖动物,壶菌的杀伤力骤然增大,它不仅仅附着在最外层的表皮,还可以通过扩散至更深层的皮肤组织,并迅速长出孢子囊,随宿主上皮细胞分化脱落迁移至表层释放新的游离孢子。

表皮松散脱落是壶菌感染的一个典型症状

目前的研究认为,壶菌感染后破坏了两栖动物皮肤调节电解质平衡的能力,导致体内血钾血钠浓度大幅度下降,进而影响供血系统,最终导致心脏骤停。有研究指出,壶菌至少可以感染695种两栖动物,包括蛙类、蟾蜍、蝾螈。

尽管我们已经意识到了问题的严重性,但也有些为时已晚。2004年到2008年巴拿马一处野外观察站点统计有41%的当地两栖动物因为壶菌而消失了。2009年到2012年,壶菌杀死了99%的荷兰火蝾螈。

更残酷的是我们目前除了严加管控两栖动物的跨境贸易之外并没有其他办法,因为对壶菌的研究还算不上深入,也没有针对野生品种的可行治疗方法。两栖类还要面对大量人类化工残留污染等问题,显然,两栖类的至暗时刻到来了。

悲伤到失去脖子,黑雨蛙(Breviceps fuscus)

当然,也不是完全没有希望,经过壶菌的大清洗之后,种群中少数带有抵抗力的个体存活了下来,继续为它们伟大的生存繁衍鞠躬尽瘁。

在人与蛙的这场百年羁绊里,人类通过验孕技术解放了繁衍的自由,可背后的蛙却被剥夺了生的权利,这就像是一场无声的掠夺战争。

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2 武夷山 范振英

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