0

6
1

文字

分享

0
6
1

魚魚也會吸毒成癮!?藥毒物對褐鱒魚的影響

羅夏_96
・2021/08/08 ・3337字 ・閱讀時間約 6 分鐘

我們都知道毒品會影響人的行為,但你知道當剩餘的毒品被人體排出後,會隨著下水道排放到自然環境中,並影響野生動物的行為嗎?近期發表在 Journal of Experimental Biology 上的研究就顯示這種可能性。

藥物與毒品除了傷身,更是環境汙染物

全世界每年約有 2.69 億人使用毒品,毒品成癮不僅是一個全球性的健康問題,更對醫療、經濟與社會安全造成隱患。然而,一個較少被人們重視的問題是,毒品對人在生理上的影響,也同樣可能會發生在野生動物上。

當我們使用藥物後,人體並不會百分之百吸收和代謝這些藥物,剩餘的藥物會透過人體的排泄系統被排放到下水道系統中。雖然下水道的廢水會先到汙水處理廠做處理,然後才會排放到自然環境中。但現有的汙水處理廠並沒有過濾這些藥物的能力,畢竟當初汙水處理廠的設計本就沒考慮到這個問題,因此這些藥物很多就直接進入自然環境中。至於這些剩餘藥物排放到自然環境中,會對野生動物產生何種影響,過往沒有太多人重視。但隨著人們的藥物使用比例和量逐年升高,這個問題已受到部分科學家的重視。

我們服用藥物後,不被吸收的殘餘部分會經由下水道排放到自然環境中。圖/Pexels

例如今年 2 月發表在 Proceedings of the Royal Society B 上的研究顯示,當孔雀魚 (Poecilia reticulata) 長期處在百憂解濃度為每公升 30 奈克(該濃度為澳洲許多淡水河中實際偵測到的百憂解濃度)的水中,牠們的行為確實會受到影響,不過這個影響不會降低孔雀魚的覓食、生育和躲藏能力,因此研究人員認為該濃度的百憂解不影響孔雀魚在野外生存的能力。雖然不影響生存能力,但該研究仍顯示藥物在自然環境中,確實會對野生動物的行為產生影響。

而當排放的藥物濃度提升,或著是藥效更強的毒品被排放到自然環境中,是否會對野生動物有更進一步的影響,就讓不少科學家擔憂。而甲基安非他命正是符合這兩個條件的藥物。

甲基安非他命的濫用已是全球性的問題,隨著甲基安非他命的使用量逐年攀升,世界各地的河流中,甲基安非他命的濃度也越來越高。根據研究顯示,一些國家的河流,其中的甲基安非他命濃度可達每公升數百奈克(最高甚至可達數微克)。而根據先前一些魚類的研究顯示,這個濃度的甲基安非他命已會影響魚類的神經系統。因此捷克生命科學大學和南波西米亞大學的研究人員就針對這個問題進行探討。

水中的藥物濃度會影響魚類。圖/Wiki

褐鱒魚比較愛有甲基安非他命的水

研究人員選定褐鱒魚為實驗對象,原因是該魚種已廣泛存在於各大陸的淡水流域中,而且也是研究環境汙染物時常用的實驗動物。

研究人員向捷克當地的魚商購買了 120 條野生褐鱒魚,他們會先將這些魚在實驗室安置兩周以適應環境。接著將 60 條魚放在每公升含有 1 微克甲基安非他命的水中培養 8 周,模擬褐鱒魚長期處在被甲基安非他命污染的河流中的情況;另外 60 條魚則放在一般水中培養做為對照組。8 周後,這些魚會被移到一般水中 10 天。研究人員假設,如果褐鱒魚確實對甲基安非他命上癮,那將牠們從含有甲基安非他命的水箱移到一般水箱後,牠們很可能會出現藥物戒斷症狀。

實驗示意圖。圖/Journal of Experimental Biology

那要如何測試牠們有藥物戒斷症狀呢?研究人員每隔兩天會將魚從水箱中取出,並將牠們放在一個特製水箱中。該水箱設計成有含甲基安非他命和不含甲基安非他命的水會同時流過,但兩股水流不會彼此干擾與混合,這樣研究人員便可觀察魚在水箱中偏好往哪個水流移動。如果褐鱒魚確實因對甲基安非他命成癮而有戒斷症狀,那牠們選擇往含有甲基安非他命的水移動的傾向會很明顯,而結果符合研究團隊的預測。

實驗團隊設計的特殊水箱示意。圖/Journal of Experimental Biology

結果顯示,在將褐鱒魚從含有甲基安非他命的水移到普通水後的頭四天,與沒有接觸過甲基安非他命的魚相比,這些魚往含有甲基安非他命的水流移動的偏好很強,而這種差異會隨著接觸過甲基安非他命的魚在一般水中所處的時間越長而減弱。

研究人員還注意到,在戒斷的頭四天裡,長期暴露於甲基安非他命的魚並不喜歡動,而沒接觸過的魚在水中則照常遊動。他們認為這種情況是因為魚在沒有甲基安非他命的情況下會感到焦慮,而根據 2017 年發表在 Behavioural Brain Research 上的研究,在戒除鴉片類藥物的斑馬魚身上有觀察到類似的行為,而這個行為在經過多種測試後,被認定為是魚類的戒斷症狀。因此研究人員認為這些褐鱒魚確實出現戒斷症狀。

戒除鴉片類藥物的斑馬魚也有類似的戒斷症狀。圖/Wiki

研究人員在十天戒斷期後,分析褐鱒魚的大腦組織,他們發現接觸過甲基安非他命的魚的大腦內,甲基安非他命相關代謝物的種類和量都比正常的魚多,而其中不少代謝物都已證實會影響魚的行為。

綜合以上的結果,研究團隊認為在野外的褐鱒魚很可能會對河流中的微量甲基安非他命上癮,並聚集在藥物濃度較高的區域。這種被甲基安非他命吸引的非自然行為,不僅會破壞魚類的遷徙模式,也會破壞牠們覓食和交配的能力。

褐鱒魚真的對甲基安非他命上癮了嗎?

根據上述的實驗結果顯示,讓褐鱒魚長期處在含有甲基安非他命的水中,確實會對牠們產生生理和行為上的影響,但對於這些褐鱒魚是否真的上癮,前面提到以斑馬魚研究戒斷反應的論文作者 – Gabriel D. Bossé 認為仍有疑慮。

Bossé 首先表示,這個研究讓褐鱒魚在特殊水箱的探索時間並不夠長(研究只讓魚待 10 分鐘)。如果讓魚在水箱中待幾個小時,而牠們也確實找到甲基安非他命濃度較高的地方,並在那邊待著不動,就說明魚很可能對甲基安非他命成癮。

另外研究團隊也該對褐鱒魚進行額外的行為測試,顯示在戒斷期間的魚確實處於焦慮的狀態,而這個焦慮狀態可在接觸到甲基安非他命後消除。「他們可以透過測量褐鱒魚的皮質醇水準來了解牠們是否處於焦慮狀態。」Bossé 如此說道。

儘管 Bossé 對於褐鱒魚是否上癮仍有疑慮,但他仍高度肯定這個研究。因為這個研究無疑給廢水中的毒品對野生動物有何影響,給出實際的結果。

環境汙染物的複雜影響

該研究的作者、捷克布拉格生命科學大學的行為生態學家 Pavel Horký 表示,由於這個研究是在實驗室進行,其中觀察到的成癮和戒斷行為,必須要到野外實際觀察才能得到驗證。另外,野外的河流中可不是只有甲基安非他命而已,裡面還有上百種化合物,從清潔劑、塑膠微粒、抗生素、處方藥到其他毒品都有。近年隨著環保意識逐漸抬頭,人們開始逐漸意識到各種汙染物對環境和野生動物的傷害,相關的研究也越來越多。但對於這些化合物產生的疊加、協同或拮抗等複雜作用會對環境和野生動物會產生何種影響,我們的研究可說是遠遠不夠。

野外的河流中有著許多我們所排放的化合物正汙染著環境。圖/Pexels

另外隨著全球藥物成癮的問題日趨嚴重,這個研究也告訴我們,這個問題已不再只是人類的健康、醫療和經濟問題,它也是環境問題。雖然離解決藥物成癮和毒品使用仍有很長一段距離,但這提醒我們,是時候升級和改良我們的汙水處理系統,降低對環境和野生動物的影響。

參考資料

  • Horký P, Grabic R, Grabicová K, Brooks BW, Douda K, Slavík O, Hubená P, Sancho Santos EM, Randák T. Methamphetamine pollution elicits addiction in wild fish. J Exp Biol. 2021 Jul 1;224(13):jeb242145.
  • World Drug Report 2021
  • Polverino Giovanni, Martin Jake M., Bertram Michael G., Soman Vrishin R., Tan Hung, Brand Jack A., Mason Rachel T. and Wong Bob B. M. 2021. Psychoactive pollution suppresses individual differences in fish behavior. Proc. R. Soc. B.2882020229420202294
  • Bossé GD, Peterson RT. Development of an opioid self-administration assay to study drug seeking in zebrafish. Behav Brain Res. 2017 Sep 29;335:158-166.
  • Fish get addicted to meth in polluted rivers, go through withdrawal

數感宇宙探索課程,現正募資中!

文章難易度
羅夏_96
52 篇文章 ・ 335 位粉絲
同樣的墨跡,每個人都看到不同的意象,也都呈現不同心理狀態。人生也是如此,沒有一人會體驗和看到一樣的事物。因此分享我認為有趣、有價值的科學文章也許能給他人新的靈感和體悟


2

5
3

文字

分享

2
5
3

我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?

胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)


數感宇宙探索課程,現正募資中!

所有討論 2
胡中行_96
9 篇文章 ・ 7 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。