纳米塑料污染对海洋吸虫Maritrema novaezealandensis传播阶段的抑制作用

《Science of The Total Environment》：Plastic pollution and parasitism: Impact of nanoplastics on the transmission of a marine trematode parasite

　　本研究针对纳米塑料（NP）污染对海洋寄生虫传播的影响这一新兴环境问题，通过实验室暴露实验系统评估了NP（0/5/20 mg/L）对吸虫Maritrema novaezealandensis关键传播阶段的影响。研究发现长期暴露于高浓度NP（20 mg/L）可显著降低寄生螺宿主体内尾蚴产量并缩短其存活时间，但未影响其感染能力。该研究首次揭示了NP对海洋吸虫传播的潜在抑制作用，为评估塑料污染对寄生虫介导的生态过程的影响提供了重要科学依据。

　　

在当今塑料污染日益严重的背景下，纳米级塑料颗粒（NP）对水生生态系统的影响已成为全球关注的热点问题。这些直径小于100纳米的塑料碎片能够穿透生物屏障，在海洋生物体内积累并引发一系列生理毒性效应。然而，目前大多数研究集中在NP对单一物种的直接影响，而对其在复杂物种相互作用特别是宿主-寄生虫关系中的潜在影响了解甚少。

海洋寄生虫，尤其是吸虫类寄生虫，在调节海岸带生态系统结构和功能中扮演着关键角色。它们通过控制宿主种群数量、改变宿主行为和维护生物多样性等方式影响着整个食物网的稳定性。其中，吸虫Maritrema novaezealandensis作为新西兰特有的一种海洋寄生虫，其生命周期涉及多种宿主：海鸟为终宿主，泥螺Zeacumantus subcarinatus为第一中间宿主，而端足类甲壳动物Paracalliope novizealandiae等则为第二中间宿主。这一寄生虫系统对温度、酸度和紫外线等多种环境因素敏感，是研究污染物对寄生虫传播影响的理想模型。

尽管有研究表明纳米塑料可能影响寄生虫的传播动态，但现有证据相互矛盾。一些研究发现NP暴露会增加寄生虫感染率，而另一些则报告了抑制作用。这种不一致的结果凸显了NP-寄生虫相互作用的背景依赖性，也说明需要更多系统研究来阐明其作用机制。在此背景下，Lilou Mayeur等研究人员在《Science of The Total Environment》上发表了他们的最新研究成果，系统探讨了NP污染对M. novaezealandensis传播阶段的多方面影响。

研究团队采用实验室控制暴露实验的方法，评估了不同浓度NP（0、5和20 mg/L）对M. novaezealandensis传播关键阶段的影响。实验持续三个月，通过定期监测尾蚴产量、评估尾蚴存活率和形态特征，以及测试尾蚴对第二中间宿主的感染能力，全面分析了NP暴露对寄生虫传播效率的潜在影响。所有实验均在新西兰奥塔哥港采集的自然感染和未感染的螺类和端足类宿主上进行，确保了研究结果的生态相关性。

纳米塑料对尾蚴产量的影响

研究发现，NP暴露对尾蚴产量的影响具有时间依赖性。在暴露初期（14天和28天），各浓度组间的尾蚴产量无显著差异。然而，到第42天时，暴露于20 mg/L NP的螺类宿主体内尾蚴产量显著降低。这一延迟效应表明，NP对寄生虫繁殖的抑制作用需要较长时间的累积暴露才能显现。相比之下，5 mg/L的中等浓度NP未引起显著变化，说明存在一个浓度阈值，超过该阈值才会对寄生虫的繁殖产生负面影响。

纳米塑料对尾蚴存活的影响

尾蚴存活实验结果显示，NP暴露显著影响了尾蚴的寿命。与对照组相比，来自20 mg/L NP暴露组的尾蚴存活率明显降低。尽管所有处理组的尾蚴存活率都随时间推移而下降，但高浓度NP组的死亡率更为显著。值得注意的是，存活率下降的拐点出现在尾蚴释放后约10小时，表明NP可能通过加速能量消耗或诱导氧化应激等方式缩短了尾蚴的有效感染窗口期。

尾蚴形态分析

形态测量学分析表明，NP暴露未引起尾蚴体长、体宽、尾长或尾宽等形态特征的显著变化。尽管在5和20 mg/L组观察到尾长略有缩短的趋势，但这种差异未达到统计学显著性。这一结果提示，NP可能主要通过生理毒性而非结构改变来影响尾蚴的功能。

尾蚴感染能力评估

尽管NP暴露影响了尾蚴的产量和存活，但感染实验显示，来自不同NP暴露组的尾蚴对端足类宿主的感染成功率无显著差异。这一看似矛盾的结果可能源于实验设计的时间窗口（6小时暴露期）短于尾蚴存活率开始显著下降的时间点（10小时）。因此，在自然环境中，由于宿主寻找过程可能需要更长时间，NP诱导的存活率降低可能最终会转化为感染成功率的下降。

宿主螺类的反应

值得注意的是，在整个实验期间，螺类宿主未表现出明显的急性毒性反应。各NP浓度组的死亡率均很低（1-2只/浓度组）且分布均匀，螺类的活动和摄食行为正常。这表明观察到的寄生虫效应更可能源于NP对寄生虫的直接毒性或对宿主-寄生虫相互作用的特异性干扰，而非宿主的普遍生理损伤。

综合研究结果，NP污染对海洋吸虫M. novaezealandensis的传播具有显著的抑制作用，主要体现在减少尾蚴产量和缩短其寿命两个方面。这种影响呈现浓度和时间依赖性，高浓度（20 mg/L）和长期暴露（42天）条件下效应最为明显。

从机制角度看，NP可能通过多种途径干扰寄生虫传播：一方面，NP可能在螺类宿主体内积累，直接损害寄生虫的繁殖组织（孢子囊），减少尾蚴的产生；另一方面，NP可能诱导氧化应激，加速尾蚴的能量消耗，从而缩短其存活时间。此外，NP还可能通过改变宿主的生理状态间接影响寄生虫的发育，例如通过激活宿主的应激反应通路而重新分配能量资源。

这项研究的生态学意义重大。首先，它揭示了NP污染可能通过抑制寄生虫传播而间接影响生态系统结构。寄生虫是自然生态系统中的重要调节者，其数量和行为变化可能引发级联效应，影响多个营养级。其次，研究结果对预测气候变化和污染共同作用下的寄生虫动态具有参考价值。例如，全球变暖已知会增加某些寄生虫的传播效率，而NP污染可能部分抵消这种效应。最后，从公共卫生角度，这些发现提示需要关注NP污染对人类寄生虫病（如血吸虫病）传播的潜在影响。

然而，本研究也存在一些局限性。实验中使用的单分散球形聚苯乙烯NP与环境中复杂多样的NP在物理化学特性上存在差异；研究仅考察了一种寄生虫物种，不同寄生虫对NP的敏感性可能不同；实验条件与自然环境的复杂性也有差别。未来研究需要结合多 stressors 场景、慢性暴露评估以及分子机制探索，更全面地理解NP污染对宿主-寄生虫系统的生态影响。

总体而言，这项研究为理解NP污染对海洋寄生虫传播的影响提供了重要实证证据，强调了在生态风险评估中考虑污染物对物种间相互作用的必要性，为制定更全面的海洋保护策略提供了科学依据。