化解半个世纪的困惑　破解淡水鱼类剧减难题

中国水产门户网报道生于上饶的美籍华人科学家李伟明成功合成新化合物

　　核心提示：上个世纪20年代初，世界最大淡水湖群——五大湖之间的屏障因运河的开通而消除，随后又三次改造与拓宽，最后一次发生于1932年。10年后，湖中出现怪事，大量鱼类数量突然大幅度下降，一度濒临灭绝，令人吃惊。经研究观测发现，杀手就是七鳃鳗。
　 
　　半个多世纪以来，人们通常向湖中投放大量的药剂，杀死湖底的七鳃鳗幼体，以达到控制七鳃鳗的目的，但效果并不显著，同时成本太高、环境污染严重。科学家们试图找到一种更有效且环保的方法，提取一种化合物，诱捕雌鱼，但是一直没有成功。

　　江西上饶人、美国密歇根州立大学终身教授李伟明多年来不懈地在寻找着这种化合物，终于获得成功，破解根除五大湖鱼类突然消失“杀手”难题。同时该成果还具有开创性的意义：改变以往科学界所认为的，性外激素长距离通讯只存在于低等动物之中，鱼类等高等脊椎动物不存在，李伟明的实验证明，这种通讯也存在于高等动物之中。他的成果于2002年在《科学》杂志发表。之后，美国的CNN、欧洲、日本多家媒体对此进行了报道。目前，这个化合物已经成功人工合成，未来5至10年可望投入实践。

　　起因：

　　大量鱼类突然“蒸发”

　　五大湖是世界最大的淡水湖群，位于美国和加拿大接壤处，安大略湖离大西洋最近，往西依次为伊 利 湖、休伦湖、密歇根湖、苏必利尔湖，苏必利尔湖是世界上最大的淡水湖。地形是自安大略湖到苏必利尔湖成梯形上升，湖水通常由苏必利尔湖向东，从尼加拉大瀑布泻入安大略湖，再由河流注入大西洋。

　　为了交通的便利，社会经济的交流，上个世纪20年代初，湖与湖间开凿了数条运河，五大湖之间的屏障消除，随后，又经过三次拓宽与改造，致使大西洋鱼类能绕过大瀑布进入所有的五大湖。十多年后，人们发现，原本湖中大量的鱼种如湖鳟、白鱼等快速“蒸发”，数量急剧下降，一度濒临灭绝。是什么导致了这些鱼类的“蒸发”？

　　探因：

　　“杀手”七鳃鳗浮现

　　经过科学家的研究与观测发现，五大湖中的1米余长、重达数十公斤的湖鳟等鱼类的灭绝与海七鳃鳗有关，湖中大部分死亡的湖鳟都有同一个特点：腹部或背部有吸盘印记，这是七鳃鳗留下的烙印，因此蒸发成因也迎刃而解。

　　七鳃鳗被誉为水中吸血鬼，外形与蛇、黄鳝相似，是一种长约1米的寄生鱼类，性情凶猛，嘴部带有吸盘，觅食时象蚂蝗一样吸附于其他鱼体，然后用吸盘内口两侧的角质齿和舌上的角质齿锉破鱼体，吸食其血和肉。有时，被吸食之鱼最后只剩下一副骨架。七鳃鳗原产于大西洋，运河的开通为他们侵入五大湖创造了条件。

　　第一次在五大湖中发现七鳃鳗的最早记录可追溯到1835年安大略湖(与大西洋一直相通)。随后，1921年在伊 利 湖、1932年在休伦湖、1936年密歇根湖 、1947年在苏必利尔湖陆续发现这种鱼。

　　现状：

　　捕杀“杀手”迫在眉睫

　　因为七鳃鳗的到来，导致了大量的湖鳟等鱼类的死亡，打破了五大湖原有的生态平衡，每年造成价值数十亿美元的渔业与旅游业的损失。

　　为重新恢复或者重建五大湖生态平衡，上世纪中期，美国和加拿大政府采取多项措施，其中包括寻找捕杀海七鳃鳗的方法。

　　研究人员曾研制了一种名叫lampricide的药物，用直升飞机投放湖中，专门用于消灭沉于湖底的海七鳃鳗幼体。但是lampricide是一种化学药剂，大量投放遭到环保组织的极力反对，且湖面太大，投放成本高，且对成年的七鳃鳗无可奈何。所以，寻求一种经济的捕杀方式显得尤为重要。

　　上世纪70年代，科学界发现，雄七鳃鳗通常体内会释放一种化合物，雌体通过嗅觉能够找到数公里之外的雄七鳃鳗。

　　科学界同时发现，捕杀雄七鳃鳗是徒劳的，一只雄七鳃鳗可以释放大量的精子。雌七鳃鳗产卵是有限的，捕杀雌七鳃鳗才能真正地达到控制种群繁殖的目的。

　　是否可以提取这种化合物？然后投放到湖中，将雌七鳃鳗引诱到有限的范围内，然后集体诱捕？这样也可避免化学药剂的使用对环境造成的污染，也可避免散杀治标不治本的缺陷。

　　但是，雄七鳃鳗释放的吸引异的化合物到底是什么？

　　进展：

　　寻找化合物是关键

　　随后，科学界一直在寻找这种化合物，但是始终没能从鱼的体内提取这种化合物。科学家通常的做法是，将雄七鳃鳗的所有化合物提取，然后加以鉴定试图找到这种化合物，工程量非常大，最终因为缺乏对比导致寻找以失败告终。

　　1997年供职于密歇根州立大学的李伟明，出于兴趣和挑战科学难题的信念，渴望发现这种化合物，揭开动物通讯的机制、能力与进化的秘密，所以他选择了这项研究课题。

　　李伟明告诉记者，主意比研究的技术更重要，在后来的研究中，李伟明的实验设备比以往的研究没有更好，但成功了。这很大部分归功于他的主意与思路：不是提取所有化合物，而是先测试七鳃鳗在发情时与未发情时的两种状态下分泌的化合物，然后加以比较，找出只有发情雄才能分泌的化合物，这个化合物可以假定为具有性外激素功能。

　　突破：

　　化解半个世纪的困惑

　　经过两年的实验，李伟明与合作者终于找到并鉴定了那种化合物。首先检测到提取的化合物具有性外激素作用的是他的一个研究生。李伟明说，一天早晨，他的学生利用野生动物保护组织实验室的水池，当把提取的化合物投入到几十平方米的水池时，雌七鳃鳗一个“箭步”游向投放点。

　　实验环境下的情景是否在自然的环境下也同样会出现呢？那天傍晚，李伟明和他的研究生偷偷地来到密歇根湖旁的河流，当放入少量的化合物后，雌七鳃鳗马上从四面八方游来，这宣告了实验的成功！不过他告诉记者，他们是偷偷摸摸地投放的，如果被人发现，肯定会被重重罚款。因为政府明文规定，禁止研究人员私自在自然状态下实验。

　　通过河边实验，李伟明也发现，游来的雌七鳃鳗并不能非常准确地定位，只能精确到化合物为圆心的几米范围，为何不能像瞄准靶心一样立刻找到具体的投放点？李伟明认为，一定还有其他的化合物在干扰雌七鳃鳗，只有找到其他帮助准确定位的化合物，才能有助于雌七鳃鳗瞄准“靶心”。

　　其他干扰化合物到底是什么？几年来李伟明一直在不舍地追寻着。经过几年的摸索，李伟明找到越来越多的具有性外激素功能的化合物，雌七鳃鳗定位也越来越准确。目前，他正逐渐地把重点放在研究如何用性外激素捕杀雌七鳃鳗上。

　　轰动：

　　论文在《科学》发表

　　之后，李伟明与合作者完成论文，并投稿《科学》杂志，美国的《科学》与英国的《自然》杂志被誉为世界顶尖级原创的科学期刊的代表。

　　2002年4月的《科学》杂志正式刊用该文，论文的标题为《雄七鳃鳗分泌的胆酸是一种性外激素》，论文发表不久，美国的CNN、欧洲、亚洲等多家媒体进行了专题报道。

　　李伟明，以往的科学界认为，长距离的性外激素通讯一般只存在于低级动物之中，脊椎类动物等高等动物不存在，但是他的实验证明，脊椎动物也同样能使用性外激素长距离通讯，这篇文章他改变了以往的观念，所以被科学杂志采用。更重要的是，这项成果能够真正地达到控制七腮鳗的现实目的。诱捕七鳃鳗，将成为日后诱捕“害群”物种的范例。

　　由于他的研究成果显著，得到越来越多基金会及其同行的认同。对于利用性外激素诱捕，美国环保局表示赞赏，已批准同意该项成果投放于部分湖泊。但是在大面积使用前，李伟明表示，必须对准投放区域进行观测，证明投放完全是有效、经济、环保的。

　　展望：

　　5至10年内实施诱捕

　　1994年明尼苏达大学获得博士学位后，李伟明本来不想在科研界工作，事情的发展往往阴错阳差。1997年夏天，科学杂志刊登了一则密歇根州立大学招聘教授的广告，在家人与朋友的“压迫”下，李伟明前往应聘，不久，他接到录用的通知，成为该校的终身教授。

　　开办实验室就像办公司，自1997年，他开始写课题计划，向各大基金会申请资助。这些年来资助他的组织包括美国自然科学基金、五大湖渔业委员会、美国健康研究院、美国能源部、加拿大科学基金会等，尤其是美国环保局允许将人工合成的脊椎动物性外激素在天然水体中做实验还是头一次。目前，各大基金给予他的资助在5000万人民币左右。

　　发现更多的化合物，以使得鱼能够借助这些化合物准确寻找同伴，这项研究将一直持续到2010年。同时，他也将提取的化合物进行人工合成，然后投放应用美国环保局指定的湖泊中，诱捕雌七鳃鳗，这也是他目前工作的重点。他与他1998年第一个的博士后，直到现在的4个博士后、3个博士、2个硕士都一直为此努力着。

　　正是该项研究具有很强的现实意义，所以，自始至终都没有遇到资金短缺的问题，他笑着告诉记者，研究经费他从来没有担心过，该研究已耗资近5000万人民币。他对这项成果充满了信心，他预计5年至10年内将会投入实践。


                                    南方渔网编辑：黄倩