Scisne?

Невидимый яд цветущих водорослей

# 14 Фев 2013 08:04:35
Louiza

Огромные скопления микроскопических водорослей
Огромные скопления микроскопических водорослей можно наблюдать из космоса. Южные побережья графств Девон и Корнуолл, Англия, 24 июля 1999. Фотография: Плимутская морская лаборатория

Цветение неприметных одноклеточных водорослей не раз становилось причиной массовых отравлений. Зоолог Olnud рассказывает о водорослевых токсинах, среди которых есть яд в 85 тысяч раз сильнее цианистого калия и токсин, вызывающий потерю памяти.

8 июля 1799 г. у западного берега Ситхи на Аляске всего за два часа в мучениях умерло 115 местных охотников (кадьякцев и чугачей). Все отравившиеся ели мидий, собранные в проливе между островами Ситха и Чичагов. Эта массовая гибель сородичей так поразила оставшихся в живых туземцев, что они в панике покинули пролив, получивший название Пагубный. Еще около 20 охотников скончалось во время бегства. Русские промышленники пытались спасти людей, давая им в качестве рвотного порох, табак и нашатырь с мыльной пеной, но эти средства помогли немногим.

Если бы тогда были бы СМИ, то нет сомнений, что первым заголовком было бы что-то вроде «Русские применили химическое оружие против коренных жителей Аляски». И едва ли кого-то смутило, что описание гибели людей было дано Александром Барановым — главой Российско-Американской торговой компании (лицом, представляющим Российскую Империю).

Но что же привело к столь массовому отравлению 215 лет назад? То же, от чего 15 июня 1793 года отравилась 4 члена команды в экспедиции Дж. Ванкувера у берегов Британской Колумбии — все они съели на завтрак моллюсков. В 1973 г. в Петропавловске-Камчатского в результате употребления в пищу мидий отравилось 12 человек — двое детей умерло.

Сейчас нет сомнения, что во всех этих случаях имело место так называемое PSP (paralytic shellfish poisoning — паралитическое отравление моллюсками), вызванного содержанием в моллюсках чудовищно сильным ядом — сакситоксином. Его и назвали так потому, что впервые выделили из двустворки Saxidomus giganteus с аппетитным английским названием «butter clam». Сакситоксин — это нейротоксин, блокирующий натриевые каналы в клетках, в том числе и нейронах, что приводит к параличу и остановке дыхания. Смерть далеко не мгновенная, смертельная доза для человека — 0.0000057 г/кг, что в 1000 раз больше, чем у зарина. Но откуда он берется во вполне съедобных моллюсках? Было отмечено, что ядовитыми мидии, гребешки, устрицы и прочие двустворки, а нередко рыбы, крабы и креветки становятся тогда, когда в море наблюдаются так называемые «красные приливы» . Во время подобных «приливов» вода в море окрашивается в красноватый, буроватый или зеленоватый цвета.

Огромные скопления микроскопических водорослей

У побережья Владивостока это не такое и редкое явление, хотя вода никогда не окрашивается в столь насыщенный красный цвет. Кстати, Красное море получили свое название как раз из-за подобных «приливов». Изменения цвета (и прозрачности) воды связано с массовым развитием (= цветением) микроскопических одноклеточных водорослей — чаще всего это так называемые динофлагелляты (или динофитовые водоросли), внешний облик которых под большим увеличением поражает своей инопланетностью.

Динофлагелляты (или динофитовые водоросли)
Динофлагелляты (или динофитовые водоросли)

Далеко не все динофлагелляты могут вызывать «красные приливы», но еще меньшее число из них относятся к так называем токсическим микроводорослям, т. е. содержащим какой-то природный яд. Одни из самых «зловредных» являются водоросли из рода Alexandrium (на фото — это самая «крупная» форма, но ее реальные размеры не превышают 0,025 мм), причем степень токсичности зависит не только от вида, но может быть разной у разных популяций в пределах вида. Нет сомнений, что сакситоксин (как и почти все другие токсины водорослей) продуцируется бактериями, живущими в этих водорослях, но это, пожалуй, самая малоизученная тема. Нет сомнений, что моллюски становятся ядовитыми, фильтруя воду и переваривая токсичные водоросли. Сам моллюск при этом не погибает и после «красных приливов» достаточно быстро избавляется от токсинов.

Отравление морепродуктами, содержащими токсины водорослей, не являются «экзотикой» — ежегодно регистрируются десятки тысяч таких случаев, но еще больше не регистрируется, потому что, как я покажу позже, некоторые токсины приводят к легким отравлениям по типу диареи, а другие, наоборот, столь сильны, что не сразу и поймешь, в чем причина очень впечатляющих расстройств…

В начале ноября 1987 года в Канаде на острове Принца Эдуарда произошла серия странных отравлений: с одной стороны, ничего необычного — диарея, тошнота, рвота, боли в животе и т. д.; но, с другой — у многих пациентов отмечались судороги, эпилептические припадки, дезориентация и потеря кратковременной памяти (short-term memory). И при этом все пациенты употребляли в пищу мидий (купленных в магазине). К концу ноября стало ясно, что речь идет о массовом отравлении неизвестной природы. 27 ноября экстракты из мидий были введены мышам — все они умерли. К началу декабря было зафиксировано 107 случаев отравлений мидиями, 3 из которых закончились смертью.

Начался поиск токсина, который вызвал столь странные отравления. Им оказалась домоевая кислота — вещество, которое впервые было обнаружено в Японии в 1958 г. в красной водоросли Chondria armata. В Японии эту водоросль называют doumoi — отсюда название вещества (domoic acid). Позже домоевую кислоту обнаружили еще в нескольких видах красных водорослей и, что более важно, в диатомовых водорослях рода Pseudo-nitzschia (название рода пишется через дефис!).

Диатомовые водоросли рода Pseudo-nitzschia
Диатомовые водоросли рода Pseudo-nitzschia

Именно эти водоросли стали источником домоевой кислоты в моллюсках, которые, фильтруя воду, вместе с водорослями накапливают и токсины. Позже аналогичные, но менее масштабные отравления отмечались в США, Великобритании, Испании, Португалии и Франции — травились не только мидиями, но и гребешками, соленами, устрицами. Дело доходило до того, что были случаи отравления устрицами в элитных французских ресторанах.
И хотя смертельные случаи редки, это вещество может приводить к необратимым повреждениям в головном мозге — вплоть до постоянной амнезии. Отсюда ее второе название — кислота зомби.

Домоевая кислота — антогонист глутомата, наиболее распространенного нейротрансмиттера в нервной системе позвоночных. Попав в мозг, она поражает его «древние» структуры — гиппокамп и миндалевидное тело. Отравления домоевой кислотой носит официальное название ASP (Amnesic shellfish poisoning). У морских млекопитающих и птиц ASP вызывает полную дезориентацию и гибель — так у побережья Калифорнии с 1998 по 2000 гг. погибло более 100 морских львов; причем отравились они не моллюсками, а рыбой.

Есть подозрение, что гибель китов, выбрасывающихся на берег, также связана с отравлениями домоевой кислотой. Неоднократная гибель птиц (пеликанов, альбатросов, чаек и т. д.) от домоевой кислоты отмечалась на тихоокеанском побережье США. Самая известная массовая гибель птиц произошла 18 августа 1961 года в городоке Капитола (Capitola) в Калифорнии: с неба на город обрушивались сотни серых буревестников. Считается, что эта драма послужила основой для сюжета фильма «Птицы» Хочкока, однако на самом деле в основу фильма был положен рассказ Дафны дю Морье 1952 года.

Так откуда она берется эта самая кислота? Сейчас нет сомнений, что ее продуцируют бактерии, живущие в водорослях. Вопрос в том, почему в одних случаях содержание токсина очень высокое, а в других — низкое. Есть гипотеза, согласно которой продукция домоевой кислоты увеличивается в ответ на повышения мочевины в воде — по крайней мере, эксперименты показывают такую зависимость.

Т. е. бытовые стоки больших городов по идее должны усиливать токсичность водорослей. Если рассуждать в этом ключе, то наиболее опасными в плане домоевой кислоты должны быть прибрежные районы Японии и Китая, однако там таких массовых отравлений как в Европе и Северной Америке не отмечалось.

Есть и другие факты: в частности, выявлены высокотоксичные клоны, которые не утрачивают своей токсичности в культуре. Отмечено то, что токсичные Pseudo-nitzschia могут подавлять жизненные функции рачков-копепод, которые питаются этими водорослями, т. е. появление высокотоксичных клонов может быть ответом на обильное размножение копепод. Загадок много, количество работ по домоевой кислоте огромное, ее мониторинг в морских продуктах давно стал нормой для развитых стран.

Разнообразие водорослевых токсинов велико — я написал лишь о трех из них, а есть еще бревитоксины, гимнодимины, пектенотоксины и т. д. Но токсины одной группы стоят особняком — на их фоне меркнет совершенно все, что могли придумать классики детективного жанра.

Жарким летом 2005 года среди жителей Генуе разразилась эпидемия какого-то странного респираторного заболевания, сопровождающегося болью в горле, ринитом, кашлем, раздражением кожи и т. д. Общим у всех заболевших было одно: все эти симптомы возникли у них во время прогулки у моря. В это время в Европе все еще царила угроза террористической атаки рицином, и именно её заподозрили в первую очередь. Но, как оказалось, рицин выглядит жалким на фоне того токсина, который вызвал эти отравления.

Сразу уточню: тогда официально никто не умер. Достоверно не умер, потому что если кто и умер после прогулки или купания в море, то найти в его крови какой-либо яд 10 лет назад не смогла бы ни одна лаборатория в мире. 5% тех, кто в это время купался в окрестностях Генуе, получили дерматиты (СМИ затрубили о том, что это иприт начал просачиваться из затонувших боеприпасов). Ученые обратили внимание, что в это время в Лигурийском море наблюдалось цветение одной неприметной одноклеточной водоросли из группы динофлагеллят — Ostreopsis ovata.

Одноклеточная водоросль из группы динофлагеллят — Ostreopsis ovata.
Одноклеточная водоросль из группы динофлагеллят — Ostreopsis ovata.

Полагают, что эта водоросль впервые попала в Средиземное море в 70-80-х года прошлого века, а в начале нашего века начала давать вспышки численности (т. е. «цветение»).

В 1995 г. группа под руководством японского ученого Yasumoto выделила из Ostreopsis siamensis вещество из группы палитоксинов. Палитоксин впервые был выделен в 1971 г. из мягких кораллов рода Palythoa (в русской версии Википедии они ошибочно названы Polithoa) из группы зоантарий и является самым сильным природным ядом небелковой природы: он в 60 раз сильнее сакситоксина и в 85 тысяч раз сильнее цианистого калия.

Токсин, выделенный из водоросли Ostreopsis, был очень близок к палитоксину, но немного другой. Этот новый токсин позже назвали оватоксином (от видового названия Ostreopsis ovata), причем оказалось, что это не один токсин, а группа очень близких веществ. Механизм действия у них тот же, что и у палитоксина: блокировка Na, K-АТФ-азами клеток, причем не только у позвоночных, но и у беспозвоночных и даже некоторых водорослей. Отмечено, что во время цветения Ostreopsis наблюдается гибель моллюсков и планктонных водорослей. Яд столь нов для научного сообщества, что я не нашел статьи о нем в Wikipedia. Более того — пока нет цифр ПДК для оватоксинов.

Но почему же столь сильный яд не привел к многочисленным смертям? Да потому, что люди вдыхали его в виде аэрозоля в ничтожных количествах — хлебни они морской воды и им бы никто не помог. Врачи, кстати, подозревают, что смерть некоторых астматиков в 2005 и 2006 годах после морских прогулок могла быть связана именно с оватоксинами, но доказать это практически невозможно, ибо смертельная доза для человека ничтожна мала.

В морепродуктах оватоксины, по-видимому, встречаться не должны, но все же их обнаружили в морских ежах и в морских карасях. И еще одна новость: недавно Ostreopsis был найден в окрестностях Владивостока и сейчас выясняется степень его токсичности.

Olnud, зоолог
Только зарегистрированные пользователи могут создавать сообщения.
Вход, Регистрация.