微囊藻

微囊藻（英文：Microcystis）水华微囊藻，是湖泊中常见的水华种类，广泛分布于富营养湖泊，如滇池、太湖和巢湖等。

微囊藻是蓝菌门、色球藻纲、色球藻目、色球藻科的一属。该属有25种，小行星3789有18种。微囊藻的特征是小型的细胞且没有鞘的包覆。细胞常聚集成大至肉眼可见的群落，随细胞数增多会逐渐出现孔洞并变不规则。微囊藻包含会造成有害藻华的铜锈微囊藻（Microcystis aeruginosa），其毒素（称为微囊藻素，藻毒素）会导致肝脏、胆囊病变。

形态特征

如命名所显示，微囊藻的特征是小型的细胞且没有鞘的包覆。细胞常聚集成大至肉眼可见的群落，本为圆形，但随细胞数增多会逐渐出现孔洞并变不规则。其原生质体的颜色为浅蓝绿色，但充满气体的囊泡常会呈暗色，这是在光学显微镜下用来鉴别微囊藻的特征之一。微囊藻细胞呈球形，由多数细胞包在胶质物中形成不规则群体。群体胶被均匀无色。胶被中的共生微生物对群体的形成起到了关键作用。群体具无色、柔软而有溶解性的胶被。细胞球形或长圆形，多数排列紧密；细胞淡蓝绿色或橄榄绿色，往往有气泡（假空胞）。

生活习性

微囊藻自由漂浮于水中，或附着于水中的各种基质上。多数生活于各种淡水中，罕生于海水或盐水中。在某些种的大量繁殖时，往往在水面形成一种绿色的粉末状团块，称做水华。

危害

该属很多种形成蓝藻水华，其中有一些种，例如铜锈微囊藻的毒株，含有微囊藻毒，它是由10个氨基酸组成的多肽，致死的最低剂量是每千克体重0.5毫克。不少动物吞食后中毒。

微囊藻素(Cicrocystins , MCs)是藻毒素中最常见的类型之一。微囊藻毒素具有显著的肝脏毒性, 并且由多种不同藻类产生。微囊藻毒素是一组单环七肽物质, 其中有两种可变氨基酸, 到目前为止, 根据甲基化、羟基化、表异构化程度以及可变氨基酸的不同, 已经发现了80 种不同的微囊藻毒素的亚型。以可变氨基酸为亮氨酸(L)和精氨酸(R)的MC-LR 为最常见、毒性最强而且被广泛研究, 两个可变氨基酸均为精氨酸(R)的MC-RR 毒性次之, 存在也很广泛。由于其肝脏、肾脏等器官毒性以及强促癌性, 微囊藻素已被认为是严重威胁野生动植物以及人类健康的环境污染物并得到广泛关注。

1 微囊藻毒素对植物及其它藻类的危害

MCs 是一种生态生长调节素, 可促使蓝藻获得竞争优势.高浓度MCs 通过对水生植物产生化感作用与氧化胁迫而影响水生植物种类的多样性;MCs 还可通过参与浮游植物种间的相互作用与种群调节改变浮游植物的群落结构.如,MC-LR 可以改变芦苇幼苗的微观结构, 并致使植株根部出现异常 .又如, MC-LR 以一种浓度依赖性方式, 抑制除自身以外的所有蓝藻的生长.MC-LR 可在很多位点活动, 并通过能量约束干扰灰色念珠藻(Nostoc muscorum )、雷公菌(Nostoc commune )、筒形鱼腥藻属(Anabaena doliolum )和大型筒孢藻(Cyl inderospermum majus )等的固氮作用、呼吸作用及光合作用 .将与根瘤菌共生的蚕豆幼苗暴露在铜锈微囊藻抽提物中, 发现其影响蚕豆的生理和生物活性, 降低蚕豆的光合活性, 根瘤数和氮同化性。

2 微囊藻素对动物的影响

长期暴露于MCs 的鱼类、虾蟹等水生动物也会受MCs 危害.例如,MC-RR、MC-LR 和MC-YR 可在维多利亚湖罗非鱼(Oreochromis niloticus )的不同器官(肠道、肌肉和肝脏)中富集 .分别以两种藻类(蓝藻为可产毒的水华鱼腥藻, 绿藻门为月牙藻)饲养淡水贝类, 就会发现, 喂食水华鱼腥藻的贻贝体内乙胆碱酶和脂质过氧化酶活性均比用月牙藻饲养的贻贝高, 即造成能量消耗和氧化应激性。

研究还发现MCs 主要以结合蛋白形式在牙汉鱼(Odontesthes bonariensis )的肝脏和肠等组织中快速累积, 随后虽可通过这些组织被消化, 但也会使这些组织受到损伤.Lance 等以阿氏浮丝藻(Planktothrix agardhii )产生的去甲基化MCs (dmMC-LR 、dmMC-RR)和MC-YR 处理椎实螺体(Lymnaeidae), 则其腹足、精子和卵母细胞中出现MCs 富集, 并导致其消化腺和肾受损.另外,MCs 还会对雄性兔子的生殖系统产生毒性损伤。总之,MCs 不仅以肝脏和肾脏为靶器官, 还会向心脏和其他器官如神经和脑部、呼吸系统、睾丸和附睾等发动攻击, 破坏它们的结构或功能。

3 微囊藻素对人类的危害

国内外相关研究一致表明,MCs 可破坏细胞内的蛋白磷酸化平衡, 改变多种酶活性, 引起肝脏病变, 具有强烈促肝癌作用.接触和饮用受污染水体、食用受污染食物、口服受污染蓝藻类保健品、尤其是食用富集MCs 的水生动物等, 均可对人类健康带来威胁 .如曾饮用澳大利亚新南威尔士州Malpas 水库之水的高肝损伤率、我国厦门市同安地区、江苏海门区、东南沿海地区的高肝癌死亡率、巴西Carurau 肾透析事件等均与MCs 污染相关 .无论是纯的MCs 、浓缩物还是其稀释水样都能给人外周血淋巴细胞脱氧核糖核酸 带来不同程度的伤害, 且剂量越大, 损伤越重.Chen 等以巢湖35 个专业渔民为对象, 研究了慢性MCs 暴露对其健康的影响.结果发现, 渔民血清中均存在MCs , 且其在血清中的含量与主要肝功能指标呈正相关.此外, 研究还发现, 烹会加剧鲤鱼肌肉中的MCs 对食用者的危害。微囊藻素也具有很大危害性。其中一种常见的微囊藻毒素MC-LR对小鼠的半致死剂量（LD）约为50~100 µg/kg；长期饮用则通过干扰脂肪代谢引起非酒精性脂肪性肝病，进一步可能引发肝癌。动物实验结果显示，MC 对胆囊的影响很大，主要是使胆囊变硬、萎缩、颜色变成暗红和深绿色（图2）。流行病学研究发现饮水中微量微囊藻毒素与人群中原发性肝癌的发病率有很大相关性，慢性MC染毒引起了巢湖渔民实质性的肝损伤。1996年在巴西造成100多名急性肝功能障碍，7个月内至少50人死于藻毒素产生的急性效应，引起举世瞩目的关注。淡水水体中的蓝藻毒素已成为全球性的环境问题，世界各地经常发生蓝藻毒素中毒事件。

参考资料

建设项目环境影响报告表.张家港市人民政府.2023-12-28

水声学原位监测水体中微囊藻动态变化研究获进展.中科院之声官方账号.2023-12-28

太湖蓝藻今年提前爆发，你必须重视微囊藻毒素了!.生命科学与营养.2023-12-28

Morphological and physiological changes in Microcystis aeruginosa as a result of interactions with heterotrophic bacteria.中国湿地生态系统观测研究野外站联盟.2017-11-22

水生动物体内的微囊藻毒素及其对人类健康的潜在威胁.中国湿地联盟网站.2017-09-03