新研究发现鱼眼的晶状体记录了它们一生中接触有毒汞的情况

汞污染是对人类健康的全球性威胁，尤其是未出生的婴儿和幼儿。接触甲基汞(当汞冲入湖泊和溪流时形成的一种类型)会损害儿童的大脑发育，并导致以海鲜为主要食物来源的成年人出现语言障碍和肌肉无力等症状。甲基汞还威胁鱼类和其他野生动物的健康和繁殖。

人类、动物和鸟类在食用鱼类和贝类时会接触到甲基汞。几十年来，科学家们一直致力于了解鱼类如何以及何时积累汞。该信息对于评估不同水体和景观中的汞风险以及评估旨在减少汞排放的政策变化至关重要。

几十年来，科学家们一直使用被称为耳石的鱼耳石来深入了解鱼类的生长、迁徙、饮食以及它们接触某些污染物的时间。这些微小的碳酸钙结构大约有豌豆那么大，形成于鱼的内耳内，有助于调节听力和平衡。耳石还可以提供有关气候变化如何影响鱼类的线索。

但是一些污染物，包括汞，并没有进入耳石。相反，它们与含有硫的组织(例如肌肉组织)结合非常牢固。这就是为什么肌肉组织历来被用来评估汞污染造成的污染。

在《环境科学与技术快报》(EnvironmentalScience&TechnologyLetters)上新发表的一项研究中，我们描述了通过在鱼眼中测量汞来了解个体鱼类终生接触汞的新窗口。这项工作为了解鱼类终生暴露于这种强效神经毒物开辟了新的可能性。

鱼耳眼中的线索

今天，科学家通过测量鱼全身或通常仅在鱼片(即肌肉组织)中积累的汞含量来分析鱼类对汞的吸收。这种方法告诉我们鱼在其一生中积累了多少汞，但它没有具体告诉我们鱼在其生命中何时暴露于汞。缺少时间戳。

在我们的研究中，我们提出了一种新方法，该方法结合了耳石老化和鱼眼晶状体中汞的测量，以确定鱼眼汞浓度的年龄。眼睛晶状体由纯蛋白质制成，硫含量高，因此很容易直接从水中或鱼类的饮食中吸收汞。

甲基汞似乎优先被某些器官吸收，包括眼睛晶状体。高剂量时，它可能会损害鱼的视力。

我们的方法从使用耳石使鱼老化的成熟技术开始。随着鱼的生长和衰老，它的耳石每年都会增加一层碳酸钙。我们可以通过测量年生长层之间的距离来估计鱼的年龄和生长速度，这些年生长层被称为年轮，就像林务员通过测量树干的年轮来确定树木的年代一样。

我们还知道，鱼眼的生长速度与其耳石的生长成正比。所以在我们的分析中，我们将在鱼的耳石中发现的比例距离应用到它的晶状体上。对于我们的焦点物种RoundGoby(Neogobiusmelanostomus)，这两个测量值之间的线性关系很强。

随着眼睛晶状体的生长和水银的积累，我们可以利用耳石的这种对应关系来确定鱼暴露的时间。而且由于鱼眼镜头在整个生命过程中会层层生长，因此我们可以按照一生接触的时间顺序进行排序。

通过这种新方法，我们可以开始追溯一条鱼一生中接触汞的时间顺序。我们可以询问有关生活史事件(例如迁徙和饮食变化)或时间事件(例如一年中特定时间水中溶解氧含量低)如何影响鱼的汞含量的问题。

这种方法的优势在于它为个体鱼提供了信息，这与对人类一样重要。不同的鱼个体具有不同的捕捉猎物和避免或承受压力的能力，所有这些都会影响它们的生长和汞暴露。

掌握一条鱼所有年龄段的汞暴露信息可以帮助减少收集所有年龄段的大量鱼类样本的需要，这是科学家传统上评估鱼类暴露在其一生中如何变化的方式。

这种新方法还可以帮助我们了解气候变化如何影响汞暴露。

随着水温升高，河流、湖泊、河口和海洋正在失去部分溶解氧。这个过程称为脱氧，是水生生物的关键压力源。

当池塘或海湾中的氧气含量低于每升2毫克(与每升5至8毫克的正常水平相比)时，该水体被认为是缺氧的——而缺氧条件可能与甲基汞浓度升高有关。营养物污染加剧了这种氧气损失——例如，来自城市或农业径流。但由于变暖，它也可能发生在远离大陆的公海。

日益严重的缺氧可能会抵消最近全球为减少汞排放所做的努力，这些努力使已经存在于湖泊和海洋中的汞更容易被鱼类吸收。然而，鱼类对缺氧的反应因个体和物种而异。我们目前的研究由美国国家科学基金会赞助，正在探索鱼眼镜头和耳石如何帮助我们摆脱因饮食和缺氧而接触汞的问题。

越来越多的科学家认识到，生物体的各个身体部位都可以作为过去的档案。对我们来说，晶状体和耳石是了解鱼类秘密生活的关键手段。