1998年5月,美國舊金山的海獅們失去了往年快活的狀態,而是一個一個趴在沙灘上,渾身打顫,不住痙攣,像是生病或者中毒。痙攣后的海獅接連死亡,引起了人們的恐慌。科學家們也很疑惑,海獅為什么會痙攣,為什么會死亡呢?
經過多年的調查研究,科學家們終于發現海獅死亡的秘密,并在不久前披露了真相。
海獅死亡
1989年,美國舊金山發生了里氏6.9級地震。地震發生后,舊金山近海的鯖魚密度大大增加。當地人非常高興,因為只要到海邊,一網下去就能捕上來很多魚。海獅也跟著鯖魚來到了39號碼頭。因為對海獅來說,把碼頭作為覓食基地非常方便。
漸漸地,海獅們成群結隊地來到39號碼頭,在這里捕食、休憩。它們喜歡在碼頭上玩耍。它們玩得高興,人們卻如臨大敵。這些巨大的海獅,一不小心就會撞壞漁船。它們密集地在碼頭上生活,許多漁船根本不能入港。
每天都有漁民在碼頭管理處大鬧:“這些海獅能要了我們的命,它跟我們搶魚,還撞我們的船,占我們的地方,我們想卸貨都沒辦法。”管理處只好在碼頭上設置圍欄和噴水器。但是海獅對此并不在意,它們甚至把噴水器當作玩具,在噴出的水里玩來玩去。這些阻礙絲毫沒有動搖海獅們霸占此地的決心。
漁民和海獅不斷為了爭地盤起摩擦,但是漁民拿海獅也沒有辦法。1972年美國《聯邦保護海洋哺乳動物法案》開始實施,海獅成為受保護的動物,人們必須保護它。
在此后30年里,除了個別年份的繁殖季節外,幾乎每天都有幾百頭海獅盤踞于此,最巔峰的時期甚至有1700頭海獅擁擠在狹小的船塢水道里,以至于停泊在此的游船都被壓壞了。當地漁民苦不堪言,每年都會跑到州政府抗議。
政府無奈之下,只好提出開辟新的碼頭,讓39號碼頭的船只挪往它處。船只都離開了,海獅的活動空間更大了,它們肆無忌憚地在碼頭上休憩、捕食。管理部門還專門為它們鋪設了漂浮在水面的木制休息臺。此后,聚集在這里的海獅逐漸成為舊金山39號碼頭的美景,吸引了大量游客前來參觀。
1998年5月,碼頭的工人發現海獅在海濱道路上跌跌撞撞地爬行且顯得迷茫,它們的記憶和平衡感似乎消失了。它們似乎集體生病或者中毒了。
工人們急忙聯系海洋生物管理委員會,讓他們派人來處理。海洋生物管理委員會的工作人員趕到碼頭時,一部分痙攣的海獅已經死亡,而另一部分也奄奄一息、瀕臨死亡。最可怕的是,有的海獅還出現了攻擊人的情況。
這種離奇的死亡很快在海獅種群中散布開來,海獅的尸體遍布碼頭。管理委員會的工作人員從沒見過這么多海獅離奇集體死亡,只能求助海洋生物學家埃爾森。
埃爾森立刻帶著研究團隊到現場察看具體情況。他對當地的工作人員說:“處理海獅的難度很大。我需要一輛大型卡車和多名工作人員來運送它們,甚至可能還需要一個擔架。如果海獅死于禽流感,那就屬于緊急情況。但我們認為當前并非這種情況。” 粗略地檢查后,埃爾森表示:“雖然一部分海獅死亡屬于正常現象,但這一次死亡的卻是通常不會受到影響的成年海獅。這些海獅在死亡前發生了痙攣。這表明可能是疾病導致了死亡,而不是缺少獵物。這次的事情一定不簡單。”
埃爾森和他的團隊將帶回的海獅尸體解剖。在兩位獸醫學家的指導下,埃爾森和他的團隊學會了如何拔掉海獅的胡須(便于檢測水中的污染物),剪下海獅鰭(用來破譯遺傳學信息)并提取大腦(查找可能預示病變的器質損傷)。
埃爾森等人早已備好福爾馬林,并戴上了長及肘部的手套,準備從海獅尸體上收集證據。他們劃開第一只海獅的皮膚,剝離脂肪和肌肉。他們忍著惡臭,對海獅的肺、肝、胃、心臟進行采樣。他們做了很多實驗,分析了死去海獅的運動系統、消化系統、呼吸系統、循環系統等,但是并沒有發現任何異常。
調查陷入了僵局,埃爾森多次和其他海洋生物學專家舉行電話會議,共同梳理調查的線索。有專家提出:“我們現在只對比了沒有痙攣的海獅和痙攣之后死亡的海獅,以及痙攣之后沒有死亡的海獅和痙攣之后死亡的海獅,沒有對比沒有痙攣的海獅和痙攣之后沒有死亡的海獅。也許我們應該把這個作為新的研究方向。”
經過討論后,埃爾森決定進行此類對比實驗,他將它們放到了核磁掃描儀下,進行高清的三維研究。結果發現,痙攣之后沒有死亡的海獅和沒有痙攣的海獅相比海馬體偏小,也就是痙攣之后海獅的海馬體萎縮受損。
海馬體是哺乳動物腦中形如海馬的一個器官,它負責的是空間記憶和定位功能。海馬體受損的海獅會出現記憶減退,傷害人類,甚至死亡的情況。
謎團不斷
埃爾森等海洋生物學家始終不明白海獅的海馬體為什么會受損。他在全球范圍內發布求救信息,希望獲得其他領域科學家的幫助。可是他的求助一直沒有得到確切的回應。尋找海獅海馬體受損的原因成為壓在埃爾森心頭的一塊大石。
直到2008年,毒素專家查理聯系埃爾森,告知他海洋中有一種幽靈毒素,叫軟骨藻酸,它時常存在于肉眼看不見的藻類中,如擬菱形藻。這種毒素一旦攝入量過多,必然會造成痙攣、癲癇,迷失方向,甚至是死亡。
查理建議道:“軟骨藻酸通常存在于海獅的胃液、糞便和尿液中,但它在海獅死后很快就會被排出體外,你要解剖新鮮死亡的海獅來證明海獅體內有軟骨藻酸。”
埃爾森又等了很多天,才找到兩只因海馬體受損死亡,并且死亡時間不久的海獅進行解剖,終于發現這只海獅體內確實有軟骨藻酸。
雖然有了調查方向,埃爾森依然覺得迷茫。他懷疑這種毒素并不能傷害海獅,因為海藻并不是海獅的食物,兩者之間幾乎毫無聯系。查理卻堅持說:“海藻和海獅之間一定有我們看不見的聯系,但是到底是什么把它們聯系起來的,還需要你們海洋生物學家來探究。”
埃爾森認為,最有可能的還是海獅的食物中有以海藻為食的魚類。但是,海獅一年當中吃的魚的種類很多,必須縮小研究的范圍,否則無異于大海撈針。
埃爾森連續很長時間都不知道應該以什么作為標準來判定最該關注的魚類。最終他決定先從海獅死之前的季節,也就是冬季和春季,海洋中最多的魚類開始調查。埃爾森找到曾經的大學同學魚類專家克里斯蒂,希望得到幫助。
克里斯蒂告訴埃爾森有一種魚叫鳀魚,它們常年大規模分布于北美的太平洋沿岸,尤其是冬天和春天,它們在這里繁殖和生活。現在只需要再證實海獅吃鳀魚,鳀魚吃海藻,這個證據鏈就能夠閉環了。
埃爾森和隊員們著手調查發現,海獅確實在春季時以大量的鳀魚為食,不僅在死亡海獅體內發現了鳀魚的魚骨,在普通的正常海獅體內也發現了大量鳀魚的殘留。
而且鳀魚是一種濾食性的魚類,它從海洋中吸入海水,然后把海水里微型的生物全部用來給自己提供能量。也就是說,只要海水中有藻類,藻類當中含有毒素,那必然會被鳀魚吸收。
一環扣一環,海獅中毒的謎團似乎徹底解開了。埃爾森只要證明鳀魚體內有毒素,并且攜帶毒素的鳀魚能夠毒死海獅就夠了。誰都沒想到,這看似簡單的事情,卻非常復雜。
埃爾森給鳀魚注射了一針軟骨藻酸,注射之后,鳀魚全都開始痙攣,然后接二連三的死去。這就說明,鳀魚體內有毒素后也會異常死亡,海獅并不會吃已經死去的鳀魚。他們之前的設想又被推翻了。
當埃爾森復盤整個事件時,突然想到這種實驗方法不對,鳀魚日常吸收軟骨藻酸不可能是被注射的,而是逐漸食入的。
于是,埃爾森改變方式,給鳀魚喂食軟骨藻酸。蹊蹺的是,埃爾森發現通過喂食的方式,無論劑量有多大,鳀魚就是不中毒。為了確認鳀魚體內到底有沒有毒素,埃爾森只好對鳀魚進行了解剖,結果讓他異常興奮,鳀魚的肝臟和胰臟中富集了軟骨藻酸毒素。
也就是說鳀魚能夠對毒素產生生物濃縮(指生物從周圍環境中蓄積某種元素或難分解化合物,使生物體內該物質的濃度超過環境中該物質濃度的現象。可以簡單地理解為,鳀魚吃了有毒的海藻后,毒素不斷在鳀魚體內堆積,造成鳀魚體內的毒素含量非常高),自己不受影響,但是它身體是攜帶毒素的。進一步可以說明如果鳀魚吃的海藻中含有軟骨藻酸這種毒素,必然會被鳀魚吸收,繼而在肝臟和胰臟內攜帶。
而海獅天天吃鳀魚,每天吃的數量還非常多。鳀魚體內的毒素也不斷在海獅體內堆積。由于軟骨藻酸代謝非常慢,海獅體內的毒素達到一定的程度后,海獅自然會中毒甚至死亡。
得出這個結論后,埃爾森等人迫不及待地在2015年12月的《科學》雜志上發表文章,詳細地講述了他們的調研過程和最終結果。埃爾森等科學家整整用了17年才找到罪魁禍首,但是這只是一種理論推測,環境中是否含有毒素,還需要毒素專家證實。事情轉了一個圈又到了毒素專家查理手里。
揭開真相
查理也不知道怎么解開這個謎題。因為軟骨藻酸被稱為幽靈毒素,誰也無法預料它什么時候出現,它的出現又和什么因素有關。埃爾森堅持認為,軟骨藻酸出現肯定是環境中某個因素造成的。這個因素是什么,還需要大家通力合作,才能把它找出來。
于是,他們就找了實驗化學鍵分析自然界中發現的和人工合成的大概幾千萬種物質。實驗結束后,科學家們終于證實毒素和氮元素有關,也就是和海水中的總氮含量有關,無論這種氮元素是以硝酸鹽形式,以銨鹽形式還是以尿素的形式存在于海水中。當海水光照條件特別好,海洋中氮含量略微增加時,軟骨藻酸的含量就會驟然增加。
埃爾森等人又把這個結果公之于眾。但是他們依然沒有弄明白氮元素到底是哪里來的。埃爾森知道,自然界中可以產生氮元素,比如動物代謝等活動都會產生尿素。如果是自然界中產生的尿素造成氮元素增加,那么軟骨藻酸這種毒素在藻類當中肯定有周期性的變化。
埃爾森在和查理、克里斯蒂的電話會議中提到:“如果是自然界中產生的氮元素影響了軟骨藻酸的出現,我們就能找到軟骨藻酸出現的規律,但是現在看來,這個是完全沒有規律的。一定有一個突發因素,導致了氮元素量的增加,也許是人類活動,也許是其他原因。想要解開這個謎題,我們還需要不斷調查。”
埃爾森再次在全球范圍內求助所有專業的科學家,希望大家能夠給予各自專業上的幫助。氣象學家了解了整個過程后提出:“也許是厄爾尼諾造成的!”厄爾尼諾現象是一種異常氣候現象的名詞,主要指太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度持續變暖,使整個世界氣候模式發生變化。
1997年10月,北半球發生了非常嚴重的厄爾尼諾現象,造成海水的溫度增高,海水溫度增高又導致陸地降水增加。離舊金山海邊不遠處就是加州最大的糧食種植區域。落基山脈和大蘇爾山把糧食種植區夾在中間,大水直接從落基山脈傾瀉而下,沖刷加州廣袤的農業區。
糧食作物上附著的氮肥就被雨水沖刷后帶進了大海里。氮肥溶解到了雨水中,變成了含氮廢水注入了大海,致使海水中的氮含量驟然增加。氣象學家的說法引起了科學家們的廣泛討論,地質學家又提出了新的內容。
北美太平洋沿岸有一個從北極往赤道方向遷移的巨大洋流。而在加州附近的海域有一個1500米深的大海溝,洋流在這里流過時,底部的海水和上面的海水產生交換,把海洋底部的礦物質帶到了海水表面,造成此處的藻類非常繁茂。
埃爾森認為:“所有這些因素可能結合在一起打開了一扇門,比如有害藻類暴發并影響海洋微生物。”
整個鏈條串聯起來就是厄爾尼諾現象使得加州發生了大洪水,大洪水攜帶著氮肥變成了含氮廢水,直接沖入海灣,使得藻類帶有了毒素。鳀魚吃了帶有毒素的海藻,產生了生物濃縮,海獅又吃了攜帶毒素的鳀魚,最終中毒身亡。
這個結論一經得出,美國就發出了全球懸賞令,把含氮廢水處理了,努力還海獅一片干凈清潔的生存環境。
不過,近年來,軟骨藻酸依然在作怪。2023年6月,加州沿海擬菱形藻暴發性增殖所產生的赤潮情況尤為嚴重,數以百計海獅、海豚等海洋動物中毒死亡,引發擔憂。自2024年7月26日以來,加州圣巴巴拉、文圖拉等縣沿海每天都有海獅患病報告。調查顯示,這些海獅有軟骨藻酸中毒的跡象。
美國海峽群島海洋和野生動物研究所也表示,在加利福尼亞州沿海發現不少海獅“病怏怏的”,種種跡象表明,它們很可能因有毒浮游藻類暴發而遭殃。
藻類攜帶的幽靈毒素能夠毒死海獅。科學家們抽絲剝繭解開謎題,用了26年。科學是一個漫長的求真過程,它需要大膽地假設,更需要小心地求證。而且在探索時,時常會到達自己的知識構架之外,達到感知之外的邊界,所以就需要科學家們通力合作去發現事情的真相。
編"輯/葉正正