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朋克且科幻:蓝色血液的活体采集

Alexis 利维坦 2019-04-13

利维坦按:利维坦之前的《鲎,真是这星球上的神奇物种》(点红字可直接阅读)里面曾粗略提及鲎(马蹄蟹)的蓝血,今天这篇,可以说比较全面地报道了人类在对待鲎的蓝血医用价值上的种种尝试。我估计,人类中心主义者看到鲎的这种遭遇会不以为然,(极端)动保主义者则肯定会抗议,抓住鲎采血后10%~30%的死亡率来说事儿。但不管怎样,好在有人工合成的方案出来了。


另外,请允许我脑补一个《疯狂的麦克斯》里的电影画面(之前发过):





文/Alexis C. Madrigal

译/blue sun、boomchacha、karen、黄小吉

校对/blue sun、小赵

原文/www.theatlantic.com/technology/archive/2014/02/the-blood-harvest/284078/



关于鲎血,首先大家一般注意到的是它的颜色是淡蓝色的。不过,鲎血令人不可思议的地方,却不是它的颜色。通过化学实验发现,只有在其血细胞的变形细胞中才能检测细菌存在的痕迹,并且将细菌围困在稳定的凝块中。


为了充分利用这种生物特质,制药公司从这种细胞中分离出一种叫做凝固蛋白原的化学物质。然后,他们利用该凝固蛋白原去检测任何可能造成血液感染的污染。如果液体内存在危险的细菌内毒素,即使浓度是一兆分之一,这些鲎血的提取物也会起作用,将药水转换成一种叫“凝胶”的物质,这种物质由弗雷德·邦和其他成员共同发现。



“这种凝胶仅仅将细菌固定,但没有杀死它们,”邦在1956年公布这种物质的论文中写道,“凝胶或者凝块都是十分稳定和坚韧的,它们能在室温下保持原状达数周的时间。如果没有细菌污染,就不会产生凝胶,那么这种药水就可以认定为没有细菌感染。这种简单、快捷的测试被命名为LAL或者鲎试剂测试(名字的由来是这种蟹的种别名:鲎)。




鲎试剂测试取代了在家兔大菌落中测试被污染物质的方法,这种测试方法的后果十分可怕。制药企业不喜欢这种基于兔子工序的测试,因为这种测试十分缓慢而且昂贵。


因此,鲎试剂测试有着很大的商业价值。“通过FDA认证的每一种药物,必须使用LAL测试,”PBS的自然类纪录片指出,“外科植入物,如起搏器和假肢装置的测试也必须使用LAL测试。”




我不清楚你怎么想的,但是在美国,每一个曾接受过针剂注射的人都受到了保护,这是因为我们从一种已经被遗忘的海底生物的血液中获取了一种隐藏的强大化学力量,这让我觉得有点不可思议。这种情况甚至不是科幻,这是后现代的技术。


唯一的问题是,公司需要大量活鲎血的供应。鲎生活在海底,靠近岸边。当它们想交配时,它们会游到很浅的水中,这个时候鲎收集者涉水过去,将鲎从它们的栖息地中捕获收集。


生物医药的采集者们并不是第一个利用鲎的人。早在殖民时期,鲎肥料就被用来增加土壤肥沃度。然而,在20世纪的特拉华湾,这成为了一个有组织的行业。鲎在蒸了之后,就会被磨成粉末入肥,其他一些则用来喂猪。数以百万计的鲎被捕获。



1928年,捕获的鲎被用于化肥生产。(特拉华州公共档案馆)


人们的捕捞使得鲎的种群数量一直在缓慢减少,到了20世纪70年代,化肥生产也渐渐衰败,最终消失。但是在20世纪90年代捕捞业又慢慢复苏,这时渔民们意识到他们可以把鲎当作诱饵来诱捕名为“峨螺”(又名海螺)的大蜗牛。


这就是说,这些动物没有被人类善待。它们并没有激发出我们对比如兔子那样的喜爱。在弗雷德・邦之前,这些人眼中,鲎的唯一优点就是它们很容易就抓得到。它们喜欢沙滩和海岸,我们也一样。


而邦推测,正是因为鲎生活在细菌繁多的地方,所以才能进化出它们奇妙的化学防御。和我们人类的相比,它们的循环系统更像蜘蛛。如果我们吸入有害的物质,这个物体必须找到穿过我们身体和血液的通道,并且和我们体内的白细胞战斗。但是如果细菌在一个鲎的外骨骼下发现了通道,它们可以自由出入,肆意破坏。




伍兹霍尔海洋生物实验室中关于鲎的历史记录提到:“大型血腔的存在使得血液可以直接接触到组织”,“这就产生了许多宽敞的空间,使得通过鲎的壳上的裂缝进入其体内的细菌,很容易侵占鲎体内的大片区域,这样的环境有着很高的致命隐患。”


凝固蛋白原改变了鲎的循环系统中完全开放的环境。当鲎体内的血细胞感受到入侵者时,它们就会释放出一种化学颗粒,它可以形成黏稠的物理屏障从而阻碍细菌移动,防止感染蔓延。最好的比喻可能是X战警中冰人的超能力,不同于冰人用冰来困住敌人的是,鲎用的则是它特殊的化学物质。


也许对于鲎来说,很不幸的是这个特殊防御并不对人类奏效。




以生物制药为目的的鲎采集者们将它们带回实验室后,他们在鲎的心包处穿刺并且汲取鲎身上30%的血液。LAL就是从鲎血中提取的,价值可高达1.5万美元每夸脱。从事鲎血抽取的公司只有5家:美国 科德角联营, 瑞士龙沙集团,日本和光纯药工业株式会社, 查尔斯河恩度斯弗公司,以及领英实验室(这家美国公司没有网站)。


为了防止鲎再次被放血,人们会将已经采过血的鲎放回到距离最初捕捞地很远的海洋中。整个流程通常需要24~72个小时之久。




业界人士透露,只有很少部分的鲎在采血之后会死亡。不同的数据表明,有10%~30%的鲎在采血过后死亡。大家想象一下,这就跟我们献血类似。采血后给鲎一些苹果汁和动物饼干,它们很快就可以恢复。


但是有人也注意到了一些问题。在一些将鲎广泛用于生物医学的区域,如欢乐湾、马萨诸塞州等地,越来越少的雌性鲎会产卵。从科学的角度说,虽然采血并没有导致鲎的直接死亡,但是却有可能导致它们生理功能的紊乱。


新罕布什尔大学和普利茅斯州立大学的研究人员决定对这一假设进行验证。他们在经过采血后的雌性鲎身上装上感应器。


他们的研究成果发表在《生物学通报》的一篇新论文中,“美洲鲎经过生物医学流血后的亚致死行为和生理效应”。



一个装有感应器的鲎(新罕布什尔大学)


鲎经过采血似乎会变得没有活力、行动缓慢,跟未经过采血的“同伴”相比,对潮汐也会变得不太敏感。


研究人员在文章中写道:“我们所观察到的这些在活动、移动速度,以及对潮汐节奏的表现上的改变可能会影响美洲鲎的日常行为,而这种行为在产卵期尤为明显。产卵时它们必须得多次向潮间地带行进,而这是非常耗费体力的,较为强壮的雌性鲎在一周之内倾向于多次进入潮间地带。在经过采血后,雌性鲎就会等到恢复时才能进行产卵,而这就会降低它们的产卵量。”


结论:经过生物流血后,即使没有危及生命,雌性鲎进行交配的概率也可能会降低。(作者追踪的鲎中死亡的只有18%)




纵使现有的放血处理方式明显比过往的直接捕获要更科学,但有研究表明:天下没有免费的午餐。


看到这里,也许你也会问:为什么至今仍没有人工合成物去代替鲎试剂?毕竟,这不是动动嘴皮子的事情,不像从猪身上提取胰岛素给糖尿病病人那么简单。科学家需要通过DNA序列编码得到蛋白质接着用酵母来生成他们。


这表明:有公司已经着手研究解决方案。但若是可以避免的话,他们不希望初期成果被一个渔业管理计划所制约。


在众多研究人员中,来自新加坡国立大学的生物学家丁-吉克-灵成功地制造出了酵母中含有寻找关键细菌的酶,它被称为C因子。她将经营权转交给一家名为龙沙的公司,后者随后推出了一款叫重组因子C内毒素检测试剂的产品。一家叫做领英的德国公司也在着手研究另一种人工合成毒素检测仪。除此之外,更先进的科学技术也在向我们招手。


这对鲎来说无疑是个好消息!就像当初人类开始开采石油的时候抹香鲸欢歌载舞一样(至少一位来自《名利场》的漫画家是这么认为的)。


但另一方面,世界似乎向鲎开了个国际玩笑。过去三十年里,鲎一直是新型生物科技经济极具价值的一部分。而现在,它们恐怕要重回之前的命运:再次成为渔民们用于捕捉蜗牛的饵食。高身价很显然的在某些方面伤害到了鲎,但总比一文不值要强得多吧。




鲎是种古老的生物,在五亿年前就在这个星球上出现了。它们的血为什么是蓝色的?秘密在于它们血液内的铜元素,跟铁元素在我们体内扮演的角色一样。铁元素中的携带着氧气的血红蛋白赋予血液鲜红的颜色;而鲎的血液则含有铜元素携带着氧气的血蓝蛋白,所以它们的血液是蓝色的。


在漫漫的进化长河中,人类从数十万年前演变了上千次才方才形成了如今的解剖结构。让我们共同祈愿人类不会过河拆桥,在克隆完鲎古老的化学智慧后就将它们赶尽杀绝。







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“利维坦”(微信号liweitan2014),神经基础研究、脑科学、诗歌、小说、哲学……乱七八糟的什么都有。反清新,反心灵鸡汤,反一般二逼文艺,反基础,反本质。


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