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生物資訊

馬蹄蟹:人類“血親”

作者:admin 來源:青年參考 發布時間: 2014-03-19 22:46  瀏覽次數:
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LONZA內毒素檢測-LAL 試劑

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“被獻血”的鱟會得到一些蘋果汁和動物餅干以助恢復。
“被獻血”的鱟會得到一些蘋果汁和動物餅干以助恢復。
人們對這種血液的第一印象是,它是藍色的。
人們對這種血液的第一印象是,它是藍色的。
在美國特拉華灣,用鱟制肥曾是一項產業,當地每年捕獲鱟多達幾百萬只。
在美國特拉華灣,用鱟制肥曾是一項產業,當地每年捕獲鱟多達幾百萬只。

  每年,近50萬只鱟遭到人類捕捉并活體放血,一種前所未有的生物醫學技術正由此而生。

  相對的,這種古老生物似乎從未得到過人類的友善對待。

  

 

  神奇的粉藍色血液

  人們見到這種血液的第一印象是,它是藍色的,粉藍色。

  但顏色并非鱟血最特別的地方。鱟又稱馬蹄蟹,足可追溯至泥盆紀,當時恐龍尚未崛起,原始魚類剛剛問世。隨著時間推移,同時代的古生物不是進化就是滅絕,惟獨鱟過了4億多年仍保留其原始相貌。

  一種獨特的化學物質讓鱟血堪稱神奇。“抗脂多糖因子”只能在其血細胞中的變形細胞里找到,它對細菌極其敏感,并且會將細菌封存在血塊中。

  制藥公司利用這種生物特性,通過分解其血液中的變形細胞,提取抗脂多糖因子,用來檢測血液或其他溶液是否無菌—即使是濃度僅為萬億分之一的細菌內毒素,也能被鱟血中的提取物甄別出來,并轉變為“凝膠”。

  “凝膠”一詞由抗脂多糖因子的發現者之一佛瑞德·班提出。“凝膠會阻止細菌進一步擴散,但不會將其殺死。”1956年,班在宣布發現該物質的論文中寫道,“凝膠或血塊性狀穩定,這種狀態可在室溫下維持數星期。”

  反之,如果受測溶液未被污染,就不會出現凝塊,則可判定該溶液無菌。

  通過鱟血進行無菌測試的過程,被稱為“鱟變形細胞溶解物(LAL)測試”。LAL測試十分簡單,幾乎可在瞬間得到結果,完勝“兔子菌落”實驗—這種過程緩慢、費用昂貴的實驗一直為制藥公司所詬病。

  現在,鱟血測試已發展為龐大的產業。“由美國食品藥品監督管理局授權生產的每種藥物,都必須經過LAL測試。”美國公共電視臺《PBS 自然》紀錄片指出,“植入起搏器、假肢等外科手術,也需要預先進行這種測試。”

  無害的鱟血“收割”并不存在

  人們從這種名字拗口的海洋生物那里收到禮物,利用它們血液中潛藏的化學能力,每個曾接受注射的美國人都受到過鱟的保護。

  制藥公司需要大量鮮活的鱟貢獻血液,而這來得并不難。每當交配季節到來,鱟就從海底大量游向淺灘。這時,捕鱟人只需在淺灘漫步,就能輕而易舉地將它們從藏身處抓出來。

  這些捉來的鱟會被切開心臟附近的組織,放出30%的血液。血主要用來提取LAL,并以每夸脫(0.946升)1.5萬美元的價格賣給制藥公司。

  “被獻血”的鱟會得到一些蘋果汁和動物餅干以助恢復,之后很快被送回大海。為了防止它們被誤捉然后再次放血,放生地點與捕捉地點往往相距甚遠。從捉到放,整個過程大約要花一至三天。

  有數據顯示,10~30%的鱟在放血后難逃死亡命運。業內人士稱,放血不會造成鱟大面積死亡,因此對種群影響不大。但美國新罕布什爾大學和普利茅斯州立大學的研究者對此存疑。他們的實驗數據表明,完全無害的“鱟血收割”根本不存在,放血正在擾亂整個鱟族群的行為,即使它們沒有直接喪命。

  事實上,與正常樣本相比,被放血的鱟行動更加遲緩、易于昏睡,也較難對抗潮汐。放血對雌性影響更甚,而這將嚴重減少其交配和產卵幾率,進而影響種群延續。

  “鱟喜歡海岸線,我們也是”

  第一批鱟的利用者并非來自生物醫學界。早在殖民時期,鱟就被用來制作尿素肥料。

  進入20世紀,用鱟施肥已成為美國特拉華灣附近的一項產業。人們把鱟蒸熟并埋進地里,為土壤施肥。當地每年捕獲的鱟多達幾百萬只,有些被拿去喂豬。

  捕殺鱟的歷史漫長而持久,這個種群因此快速縮減。上世紀70年代,由于鱟減少,相關制肥業日漸衰落直至消失。但90年代后,大肆捕捉再度興起—漁夫們發現,鱟可以用來誘捕海中的大型蝸牛:蛾螺。

  鱟似乎從未得到過人類的友善對待,也絲毫沒有引起人們面對可愛小兔子時那樣的憐憫之心。在佛瑞德·班之前,人們對鱟的了解只有兩點—鱟是遠古物種;它們喜歡海岸線,我們也是。

  海岸線可謂各類細菌的棲息地,班推測,正是這種環境促使鱟進化出神奇的化學防御系統。

  與人類相比,鱟的循環系統更類似蜘蛛。當某些不好的物質侵入人體,白細胞會與它打響“持久戰”。然而一旦細菌侵入鱟的外骨骼,就能在其體內長驅直入。

  “細菌會穿過血竇,與血液直接接觸。”美國伍茲霍爾海洋生物實驗室介紹,“鱟的甲殼下有許多開放的空間,那些從外殼裂縫鉆進去的細菌會輕松地鉆入體內組織,造成致命威脅。”

  幸運的是,抗脂多糖因子讓這種敞開的循環系統得到保障。一旦鱟血細胞覺察到外來入侵,就會釋放粘稠的化學物質,阻止細菌運動,以物理屏障阻斷感染擴散。這就像《X戰警》里的冰人,只是并非用冰塊圍住敵人,而是某種了不起的化學反應。

  對鱟來說,這一招的可悲之處或許就是人類無法制造同樣的神奇,所以人類將手伸向了鱟。

  人造LAL有望生產

  為何不制造替代LAL的人工合成產品?人也從豬身上提取胰島素,但這與在鱟身上的做法全然不同。我們突破了胰島素的DNA序列編碼,試圖用酵母進行人工生產。

  事實上,人造LAL也取得了不小的突破。新加坡國立大學的丁·吉克·玲從酵母中成功生產出了關鍵性的細菌偵測酶,即Factor C。瑞士Lonza公司獲得了這種新型酶的生產許可,將其命名為PyroGene,計劃盡快推向市場。此外,德國Hyglos公司也在積極研發另一種人工合成的內毒素檢測物。其他先進技術也在研究之中。

  對鱟來說,這些真是極好的消息,但隨之而來的也許是更大的難題—過去30年里,鱟一直是生物技術領域頗具價值的原材料,未來它們卻極有可能變回漁民捕捉蛾螺的誘餌。

  這真是天大的笑話。獨特的活體價值的確讓鱟傷痕累累,但失去這種價值可能更糟。

  在幾十萬年里,人類進化了一千多次,才擁有今天的解剖學形態。我們始終抱著這樣的希望—在成功復制鱟那古老的化學智慧之后,我們不會將它們置于死地。

 

 

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