不久前,世界上最奇特的生物之一出现在北卡罗来纳州。描述它的努力引出了最奇怪的比喻:一位科学家说,就像草吃羊一样。这并没有夸大其词。这种生物实际上是一种具有双重人格的微小植物,它以比自身大一百万倍的动物生命为食。它导致了世界各地鱼类和其他海洋动物的大规模死亡。尽管成群结队的小怪物可以轻松地放在针头上,但其发现者表示,保持其活跃培养每天需要大约15条鱼。他们说,这真的不像正常的培养。一点也不开玩笑。
这种致命小生物的发现引起了海洋生态学家们的巨大轰动;尽管他们早已认识这种怪物的近亲,但该家族的其他成员从未表现出这种新崛起的生物所具有的可怕掠食行为。这种卓越的鱼类杀手是一种微不足道的甲藻,一种藻类,或单细胞水生植物。甲藻是暮光带生物:一半植物,一半动物。它们产生叶绿素,但它们也移动,利用它们的两个鞭毛或鞭状尾巴在水中快速游动。甲藻,以及硅藻和十几种其他形式的微藻,构成食物链的最底层,并且,拥有4.5亿至10亿年的历史,是这个星球上最原始的生命形式之一。
甲藻长期以来一直被认为是浮游植物群落中的坏小子,尽管可能有些不公平——到目前为止,已知约2000种海洋物种中只有42种有毒。对它们恶劣行为的最早提及出现在《旧约》中:降临埃及的第一个瘟疫是血红色潮汐,它杀死了鱼并污染了水。赤潮——实际上也可以是绿色、黄色或棕色——是由藻华引起的,即甲藻和其他微藻的过度集中。红海本身可能就是因此类藻华而得名。
最近,全球有毒藻华的增加令海洋生态学家感到担忧。藻华不仅在过去二十年中似乎有所增殖,而且以前被认为是无害的物种现在也证明有毒。它们的致命出现给渔业带来了巨大的经济损失,并对人类健康构成了威胁。例如,1989年亚得里亚海的一次大规模藻华摧毁了当地旅游业和渔业社区,造成了8亿美元的损失。1987年,危地马拉海岸发生的一次早期有毒藻华,导致了近代以来人类贝类中毒的最大规模爆发之一。尽管藻毒素可以在贝类中积累而不会造成危害,但当这些贝类被人食用时,可能会发生严重疾病甚至死亡。在危地马拉的爆发中,近200人患病;26人死亡。
研究人员不确定藻华增加的原因。一些人认为它们可能是一种长期周期性趋势的体现。另一些人则认为我们所看到的是一直存在于深海中但以前从未爆发过的藻类物种的藻华。这些研究人员说,新的生长高峰可能是由自然因素引起的,例如水流或气候的变化。还有一些人认为,藻华的爆发,特别是在浅水区和河口,是由人类污水和农业径流中养分增加引发的,这预示着海洋环境的全球恶化。无论原因如何,这种最新有毒甲藻的发现,都只是给一个古老且日益令人困惑的问题增添了一个可怕的新转折。
故事的开端要追溯到1988年初的一个夜晚,在罗利北卡罗来纳州立大学爱德华·诺加的实验室里发生了一场大屠杀。诺加是该大学兽医学院的鱼病学家。现场是一个充满咸水的鱼缸,受害者是大约300条罗非鱼,一种两到三英寸长的非洲鱼;诺加打算将它们用于一个免疫学项目。诺加回忆说,所有鱼在周五都很好,而到周六,它们要么快死了,要么已经死了。
诺加和研究生史蒂芬·史密斯立即试图追踪大规模死亡的原因。但他们无法在鱼的皮肤或鳃上找到病原体,史密斯采集的细菌培养结果也呈阴性。诺加回忆说,唯一看起来不寻常的是水中存在大量看起来相同的甲藻。这暗示着某种藻华。
为了测试甲藻是否是导致鱼类死亡的原因,诺加和史密斯设置了五个水族箱,每个水族箱放入六条鱼。其中三个水族箱各注入了一千个甲藻;两个对照组水族箱则没有注入。15天内,三个实验水族箱中出现了藻华,但水没有变色,48小时后,这些水族箱中的所有鱼都死了。这是第一次:以前从未有过甲藻在水族箱系统中杀死鱼类的记录。研究人员随后从鱼正在死亡的水族箱中取水并进行过滤,去除了所有细菌、病毒和甲藻。当水仍然对60%的鱼致命时,史密斯说,他们知道这种生物正在产生对鱼类非常致命的物质。
诺加想确认凶手,便开始寄送培养物。但这些甲藻太小(直径仅10到20微米,或不足万分之四到万分之八英寸),毫无特色,而且用普通技术很难培养,以至于很少有科学家对这些小生物感兴趣,而那些感兴趣的人也无法得出答案。当时刚到北卡罗来纳州立大学的植物学家乔安妮·伯克霍尔德也不例外。
诺加第一次联系伯克霍尔德时,她对这种生物表现出很少的兴趣,称自己对甲藻一无所知。但他坚持不懈,她最终同意看一看。她告诉他,这些小生物就像北卡罗来纳州河口常见的其他三四种不起眼的小甲藻。她建议她的一名兼职研究生塞西尔·霍布斯可能会对这种神秘甲藻的生态和生命周期感兴趣。霍布斯曾是一名高中生物老师,他对甲藻个人感兴趣,也许还有一些私人恩怨。他家在北卡罗来纳州斯内德斯渡口的牡蛎养殖场在1987年被一场袭击海岸的赤潮摧毁。当然,霍布斯家的牡蛎并不是唯一受灾的。那次藻华给当地贝类产业造成了2500万美元的损失。
霍布斯和伯克霍尔德巧妙地使用扫描电子显微镜,成功地拍下了杀手的第一个清晰照片。然后他们开始描绘甲藻在杀死鱼之前、期间和之后发生的变化。他们发现的现象前所未见。在没有鱼的情况下,这种生物只是静静地待在沉积物中,被一层坚硬、有鳞、蛋壳状的囊肿包裹着。但当一条或多条鱼开始在头顶盘旋觅食时,这种生物就会脱落其囊肿,通常在几分钟之内。出现的是一个带鞭毛的细胞——这种生物由此而闻名。它迅速将致命的神经毒素充满水中,使鱼类瘫痪,导致缓慢窒息。面对即将到来的死亡,昏迷的鱼靠在水族箱的侧面,挣扎着想游到水面。然后它们沉到水底,磕碰头部或跌落在尾巴上。
与大多数悠闲蜿蜒移动的甲藻不同,这些甲藻直奔目标——被毒素剥落的鱼组织碎屑。它们使用一种叫做柄的舌状吸收管附着在鱼组织上。随着狂热的加剧,这些甲藻的体型几乎翻了一番,柄本身变得肿胀并呈现出不同的形状。伯克霍尔德说,在一张照片中,它看起来像一只巨大的手,末端有触手和爪状物。我们称之为“达斯·维德”镜头。在这种微小恐怖的存在下,鱼类在世的时间不会太长。尽管时间框架各不相同,但死亡最快可在20分钟内发生。
伯克霍尔德和霍布斯认为,攻击实际上是由鱼类排泄的某种物质发出的信号,尽管具体是什么,他们尚不清楚。他们认为,随着水中排泄物量的减少,屠杀就结束了。然后甲藻会做两件事之一。在不到一分钟的时间内,它们可以形成一个新的囊肿并将其包裹起来,然后沉入底部等待更多的猎物。这显然是一种保护措施;囊肿标志着因食物缺乏或环境中其他变化(例如水温突然变化或风暴引起的湍流)而引起的休眠阶段。但另一方面,如果环境没有压力且食物(鱼组织)仍然存在,甲藻反而会奇怪地进入一个阶段,在这个阶段中,它们将自己转化为变形虫。它们脱落鞭毛,失去一些毒性,停止光合作用,变得更像动物;一旦它们快速转化完成,它们就会以更悠闲的速度继续以鱼屑为食。
伯克霍尔德发现,即使休眠两年,甲藻仍然可以杀死猎物,尽管毒性细胞从囊肿中出现可能需要大约六周的时间(如果届时没有鱼存在,它们会简单地返回囊肿阶段,等待另一批鱼的到来)。然而,在囊肿阶段,这些甲藻看起来绝对无害。事实上,它们欺骗了所有人——显然是鱼类,但也欺骗了那些以前见过这些囊肿但从未在其中看到杀手面孔的科学家。因为这些囊肿与一种完全不同、无害的硅藻藻类非常相似,所以对于任何在鱼死亡后检查水的人来说,看起来好像没有留下任何罪魁祸首的痕迹。
霍布斯和伯克霍尔德研究这种甲藻大约一年后,诺加的鱼缸又发生了一波鱼类死亡事件,导致一千条鱼丧生。“我不确定他的鱼缸是如何被污染的,”霍布斯说,“但这很可能是因为我们都使用了同一台折射仪(一种测量水盐度的仪器)。我们以为可以把这种东西控制在一个房间里,”诺加补充道,“但我们大错特错了。这比我处理过的任何其他传染病原都更糟糕。”
霍布斯和伯克霍尔德继续发现他们的生物是多么致命。他们发现甲藻可以在从淡水到全浓度海水的任何水域中杀死鱼类,尽管在盐度中等的水域中生长最佳。研究人员还了解到,没有鱼对甲藻的毒素免疫,尽管有些鱼,如条纹鲈鱼,比其他鱼更容易受到影响。
伯克霍尔德和诺加现在对这种甲藻有了足够的了解,可以在野外寻找它了。但由于这种杀手过于难以捉摸,无法通过随机采样捕捉到,他们寻求了北卡罗来纳州生物学家的帮助,希望能在一场杀戮正在进行时抓住这个幽灵。伯克霍尔德回忆说:“在过去的十年左右,他们发生了许多无法解释的猝死事件。”1988年,在监测最完善的一年里,他们在5月到10月之间在当地的帕姆利科河发现了88起鱼类死亡事件。他们的报告指出,鱼有时表现出神经毒性症状,并显得惊慌失措。他们告诉我,在某些杀戮中,鱼在死前实际上试图游出水面,爬上沙滩;他们称之为“比目鱼走”或“螃蟹走”。
1991年5月,这个幽灵杀手终于被抓了个正着,它的柄伸向了目标。州环境技术员凯文·米勒正在帕姆利科河口附近采样鲱鱼科的鲱鱼时,一阵暴风雨突然袭来。40分钟后,他在一个受保护的海湾避难后返回采样地点,发现鱼类行为异常。然后它们开始死亡——数以百万计。他采集了水样并送给了伯克霍尔德和霍布斯,他们确认了水样的毒性,并确定造成这一现象的甲藻与他们在培养皿中养殖了三年的甲藻是同一种。正如预期的那样,第二天在现场采集的样本几乎没有留下甲藻。它们的撤退速度之快,就像它们的闪电战攻击一样。
伯克霍尔德和霍布斯现在确实掌握了凶手。但他们尚未为其贴上身份标签。然而,在接下来的十月,他们成功地拍摄了一张照片,揭示了甲藻细胞表面膜下方存在的两个纤维素结构的模糊轮廓。他们怀疑这些可能是装甲板,在细胞活跃时起到保护作用。这种板的存在与否是植物学家对甲藻物种进行分类的方法之一。在这张照片之前,研究人员一直认为这种杀手属于裸露物种,即缺乏这种装甲的物种。
月底,在罗德岛举行的一次国际有毒浮游植物会议上,伯克霍尔德公布了她的发现:这种特殊的甲藻有板状结构,这种物种会进入囊肿阶段,并且它会捕食鱼类。伯克霍尔德回忆说,听众们都惊呆了。大多数研究人员认为浮游植物毒素扮演着更被动的角色,作为捕食者的化学威慑剂。但如果伯克霍尔德是对的,那么这种植物就是一名手持毒箭的猎手。伯克霍尔德的发现引发了一场争夺;尽管有些怀疑,来自美国和14个其他国家的有类似猝死鱼类事件的研究人员都返回家乡,在当地水域寻找这种幽灵藻类。
几个月后,即1992年1月,这个超级反派再次发动袭击——但这次的目标是人类。霍华德·格拉斯哥二世是伯克霍尔德的研究助理,他正跪在诺加实验室地板上的一个排水沟旁,那里正在进行甲藻实验。他小心翼翼地冲洗着一个十加仑的水族箱,他计划用它来开展即将进行的幽灵甲藻项目,这时他开始意识到自己的思维不正常。
各种想法在他脑海中飞快闪过;但当他伸手想要站起来时,他的手似乎用了很长时间才移动。格拉斯哥感到不妙,决定离开房间,但他的脚步变成了某种“月球漫步”。“我不知道是真的慢,还是我思考得快,”他回忆道,“但肯定出了严重的问题。”格拉斯哥在15分钟后恢复过来,现在他回想起那段经历,觉得与其说是令人恐惧,不如说是令人愉悦。但甲藻产生的毒素气溶胶效应可能很严重。例如,每当另一种甲藻——短裸甲藻——引起的赤潮袭击佛罗里达海岸时,都会释放出危险的气溶胶,持续数天。在此期间,会发布健康警告,告知患有心脏和呼吸系统疾病的人远离海滩。伯克霍尔德解释说,这种藻类会随着波浪的作用进入,当细胞碎片在海浪飞沫中悬浮在空气中时,它们会引起打喷嚏、咳嗽和严重的哮喘反应。
与此同时,寻找凶手的身份仍在进行中。伯克霍尔德在试图剥离细胞外膜的尝试中屡屡失败,于是向同事凯伦·施泰丁格求助。施泰丁格是佛罗里达州自然资源部海洋研究所的研究主管,也是甲藻方面的专家。施泰丁格在多次独立尝试失败后,于1992年6月,终于用100度的酒精成功地将甲藻顽固的细胞膜剥离,露出了下面的铠甲板。在确认了铠甲板的存在后,施泰丁格和伯克霍尔德得以证实他们的杀手代表了一个新属和新种。他们提议将其命名为Pfiesteria piscimorte(属名是为了纪念已故的俄克拉荷马大学甲藻专家洛伊斯·菲斯特,也因为伯克霍尔德喜欢这个名字中“盛宴”和“自助餐”的回响;种名意为“鱼类杀手”)。
在接下来的几个月里,伯克霍尔德和格拉斯哥继续发现这种新甲藻的真正奇特之处。它的生命周期由超过15个阶段组成——它是一个名副其实的变形怪物。这种甲藻大部分生命都以变形虫的形式存在;在一种有毒的巨型变形虫阶段,它的体型会增长到带鞭毛的有毒细胞的近20倍。当这种甲藻离开其囊肿攻击鱼类时,这个阶段实际上是相当短暂的,只有在有鱼存在时才会出现。研究人员还发现,这个阶段是这种生物唯一进行有性繁殖的时候;他们再次怀疑鱼类排泄物中的某种物质会触发繁殖冲动。
以前从未有海洋甲藻表现出这样的阶段。“我已经研究海洋甲藻29年了,”施泰丁格说,“我以前从未见过这样的东西。它的生命周期是我见过的最多样化的。而且这不可能只是唯一的物种。肯定还有其他的。”
自1991年帕姆利科河鲱鱼死亡事件以来,伯克霍尔德和她的学生已证实这种甲藻存在于北卡罗来纳州另外11起鱼类死亡事件中。在该州之外,在特拉华州印第安河发现了这种幽灵杀手。轶事证据表明,它也导致了马里兰州切萨皮克湾支流怀伊河的鱼类死亡。他们预计许多以前被标记为不明原因的鱼类死亡现在可能得到解释。
世界各地的研究人员正在自己的水域中寻找这种难以捉摸的甲藻,而另一些人则试图识别这种毒素。格拉斯哥正在寻找藻类春药——鱼类排泄物中到底是什么刺激甲藻从囊肿中爆发出来,以鱼为食并进行有性繁殖。伯克霍尔德正在努力发现刺激幽灵甲藻生长的有机和无机营养素的种类和浓度。她已经发现,磷和氮含量过高的水域似乎有利于这种生物的生长。最后但并非最不重要的一点是,她希望找到天敌,以最终控制这种甲藻。一种名为轮虫的微观动物,是河口中的天然捕食者,看起来很有希望。在充满甲藻的水域中,伯克霍尔德曾看到轮虫的肠道中充满了甲藻。
但要为这种甲藻找到一个强大的对手可能并不容易。伯克霍尔德紧张地笑着回忆起有一天,一个本科生跑进她的办公室,带来消息说鱼缸里的所有甲藻都快死了。当伯克霍尔德在显微镜下观察时,她惊讶地发现一种原生动物,不知怎的进入了鱼缸,正忙着吞食甲藻及其囊肿,而甲藻本身正在攻击并杀死鱼。但一旦鱼死了,剩下的甲藻就开始围绕着原生动物。然后,就像B级科幻电影里的情节一样,一些甲藻变成了巨大的有毒变形虫,而你猜对了——它们完全吞噬了原生动物。














