牡蛎怎么绿了?

 

不仅有绿牡蛎,还有蓝牡蛎呢。...



1880年左右,在法国的罗什福尔(Rochefort)发生了一起关于食品,安全的小官司。一位鱼贩子卖的牡蛎,把别人的肚子吃坏了,被人告上了法庭。原告拿出了药剂师的证据:牡蛎里面检测到了铜,铜的含量已经,达到了致毒剂量。面对科学证据,鱼贩无力否认,但是他为自己,进行了一番辩护——牡蛎里的铜并,不是他添加进去的,而是天然就有的。理由是这样的:他可能是从渔民手中买到了,来自英国法尔茅斯(Falmouth)的牡蛎,法尔茅斯有很多铜矿,那里的牡蛎铜,含量高不足为奇。而他在买卖牡蛎的,时候并不知情,不是有意为之,不知者不罪。

你可能会觉得这段辩护词绕,得有点远,不过法庭最终采纳,了鱼贩的辩护,宣判其无罪。

这桩官司记录在1886年,发表的一篇科学论文里[1]。论文的作者兰克斯特(英国人)对鱼贩把锅甩给英国人的,行为感到不高兴。他不相信鱼贩的辩护,认为铜应该是,鱼贩有意添的。可是鱼贩有什么动,机要往牡蛎里面加铜呢?原来在法国的马横讷(Marennes)有一种绿色的,牡蛎被视为珍品,这种牡蛎的鳃和,唇瓣都是蓝绿色的。

鳃和唇瓣呈现,绿色的欧洲牡蛎(Ostrea edulis),图片摘自,lankester, 1886[1].
绿牡蛎并非生,长于天然的海区,而是出自牡蛎育肥,的池子里。在马横讷,每年到了特定季节,育肥池里的水就会,因为藻类生长而变蓝,这时渔民就把白色的普通,牡蛎养进去,几天后牡蛎就绿了。上色的牡蛎价格,高于普通牡蛎,理论上不法之徒就有动机,用其他方法给牡蛎上色,比如说用铜盐来染色。

兰克斯特用实验证明,马横讷绿牡蛎的颜色源自其滤食,的一种硅藻,现在被称为牡蛎海氏藻(Haslea ostrearia)。这种藻细胞内含有,一种有机的蓝绿色素,色素被牡蛎吸收后会,在鳃和唇瓣上沉积下来。色素没有毒,马横讷的绿牡蛎不会让,人闹肚子。不过,据兰克斯特介绍,绿牡蛎的味道和普通的牡蛎,并没什么区别。热衷于吃绿牡蛎的人,也许并不仅仅是追求,更好的味道吧。
产自美国北卡罗莱,纳洲的绿色牡蛎,绿色来自硅藻/N. SEA. OYSTER COMPANY


其实在兰克斯特之前,就有不少科学家研究过,绿牡蛎,他们的观点很多,与兰克斯特不同。例如,早在1835年,意大利化学家比齐奥(Bartolomeo Bizio)发现从威尼斯采到,的绿牡蛎里面含有铜,于是他认为绿牡蛎的绿色是,铜导致的。然而,几年之后,比利时的生理学家,弗雷德里克(Léon Fredericq)发现了血蓝蛋白,这种含铜的蛋白普遍存,在于软体动物中。而牡蛎就是一种软体动物,所以即使是普通牡蛎,体内也含有铜,那么在绿牡蛎体内测到铜,也就不足为奇了。因此,绿牡蛎的绿色来自于硅藻(于硅藻),一时成了主流观点。

时间到了1897年,英国的博伊斯(Rubert Boyce)发表了一篇关于绿牡蛎,的重要论文[3],这篇论文终结了绿牡蛎颜色,成因的争论。他定量分析了牡蛎,体内的铜含量,发现法国马横讷的绿牡蛎和正常白色牡蛎的铜含量差不多,每只含铜0.4毫克左右;而一只其他地方的绿牡蛎含铜,量可高达1.3毫克,而且牡蛎发绿的程度和含铜量成正比

博伊斯进一步用化学试剂染色,结合显微镜观察的方法,确认了让牡蛎显现,绿色的铜存在于白细胞内。综合前人的文献和,多条证据,博伊斯得出结论,世上有两种绿牡蛎,一种是因为吃了,牡蛎海氏藻,另一种则是因为铜含量高。前者的绿色只局限,在鳃和唇瓣部位,而且分布均匀;后者绿色出现,的位置不确定,可能是某处的一个斑块,也可能遍布全身。

此后,世界各地陆续有铜导致绿,牡蛎的报道。例如,1907年,美国堪萨斯州有一个人因为吃了绿,牡蛎而得病。据报道,病人吃的牡蛎有明显的,铜的气味,送检的两只牡蛎铜,浓度分别达到了2110、3020 微克/克干重[3]。1964-1969年,在美国马里兰州,的帕图森特(Patuxent)河口采集到了绿牡蛎,是由上游一个发电厂的,排污导致的[4]。1986年-1989年,在中国台湾省的西南沿海,多地发现了绿牡蛎,最高铜浓度达到4400,微克/克干重[5]。2010年,在福建省的九龙江河口发现了,绿色的葡萄牙牡蛎和蓝色的香港牡蛎(图2),铜含量分别高达8800、14000 微克/克干重[6]。

受铜污染呈现蓝色、绿色的牡蛎与正常的,牡蛎对比(图片摘自Tan et al. 2015[3])
在各地报道发现绿牡蛎,的同时,绿牡蛎体内的铜以什么形式存在一直是科学家,们努力求解的一个谜题。早在1931年,美国的galtsoff,和whipple [7]将绿牡蛎提取液中,的蛋白全部沉淀掉,提取液仍然呈现绿色,而且绿色物质能够扩散,通过火棉胶。据此,他们认为含铜的绿色,物质不是蛋白大分子,而是易扩散的小分子。

1974年,苏格兰的Coombs[8]将绿牡蛎的提取液,通过交联葡聚糖凝胶柱,发现铜和几种小分子,的物质,如牛磺酸、龙虾肌碱,同时被淋洗出来,因此他推断铜在牡蛎体内是和这,些小分子结合的。

1978年,苏格兰的george,等人[9]运用电子显微镜观察确认了绿牡蛎体内,的铜主要储存于变形(于变形)细胞中,并进一步用x射线微探针技术,发现铜是和硫元素结合在一起的。

这些前人的研究都运用了当时最,先进的分析技术,但是这些技术都存在,一个问题,那就是需要对样品进行,复杂的处理。牡蛎中铜的形态很可能在,样品处理的过程中就已经发生了改变,那这样得到的结论还,可靠吗?有没有一种技术能够,直接测定牡蛎样品,不需要这些复杂的处理呢?答案是:有的。

2015年,中国的几位科研人员[10]运用上海光源的同步辐射-X射线吸收谱技术直接原位测定了绿牡蛎、蓝牡蛎体内铜的形态。运用这种技术,将聚焦的x射线直接打到,牡蛎样品上,然后根据x射线被样品,中铜原子吸收的情况,推断铜的价态以及,与其相邻的原子。他们发现,在正常牡蛎体内铜是,以一价的形式存在的,并且主要是和巯基中的,硫结合在一起。而在绿牡蛎、蓝牡蛎的体内,铜则主要是二价的,而且是和氮、氧原子结合。这一发现有助于揭示牡蛎对抗铜,毒性的机制。

然而,牡蛎体内的铜具体是和,什么分子结合?为何有的牡蛎是蓝色的,而有的是绿色?目前的研究还无法,给出确定的答案,这些问题的回答也许要等到更,先进的技术出现。

上海光源的同步辐射装置
值得一提的是,博伊斯[2]当年在确认铜能够导致,牡蛎发绿之后,把原因归结为牡蛎的,代谢问题,认为是牡蛎得病了。他之所以这么认为,是因为在他采集到绿,牡蛎的地方并没有明显铜的源头。现在我们知道,污染物是可以,长距离传输的,而环境是否受到污染,很多时候肉眼是,看不出来的。

牡蛎发绿了,不是牡蛎病了,是生态系统病了,而病因正是你我。
参考文献
[1]Lankester, E. R., On green oysters. Quarterly Journal of Microscopical Science 1886, s2-26, (101), 71-94.

[2] Boyce, R.; Herdman, W. A. On a green leucocytosis in oysters associated with the presence of copper in the leucocytes. Proceedings of the Royal Society of London 1897, 62, 30-38.

[3] Willard, J. T., On the occurrence of copper in oysters. Journal of the American Chemical Society 1908, 30, (5), 902-904.

[4] Roosenburg, W., Greening and copper accumulation in the American oyster,Crassostrea virginica, in the vicinity of a steam electric generating station. Chesapeake Science 1969, 10, (3-4), 241-252.

[5] Han, B.-C.; Hung, T.-C., Green oysters caused by copper pollution on the Taiwan coast. Environmental Pollution 1990, 65, (4), 347-362.

[6] Wang, W.-X.; Yang, Y.; Guo, X.; He, M.; Guo, F.; Ke, C. Copper and zinc contamination in oysters: Subcellular distribution and detoxification. Environmental Toxicology and Chemistry 2011, 30 (8), 1767-1774.

[7] Galtsoff, P. S.; Whipple, D. V., Oxygen consumption of normal and green oysters. Bulletin of the US Bureau of Fisheries 1931, 46, 489-508.

[8] Coombs, T. L., The nature of zinc and copper complexes in the oyster Ostrea edulis. Marine Biology 1974, 28, (1), 1-10.

[9] George, S. G.; Pirie, B. J. S.; Cheyne, A. R.; Coombs, T. L.; Grant, P. T., Detoxication of metals by marine bivalves: An ultrastructural study of the compartmentation of copper and zinc in the oyster Ostrea edulis. Marine Biology 1978, 45, (2), 147-156.

[10] Tan, Q.-G.; Wang, Y.; Wang, W.-X., Speciation of Cu and Zn in two colored oyster species determined by X-ray absorption spectroscopy. Environmental Science and Technology 2015, 49, (11), 6919-6925.

Johnston, D.W., Allan, J.L., Powell, D.J., Jones, M.C., Farquharson, B., Bell, C. and Johnston, M., 2018. Why does work cause fatigue? A real-time investigation of fatigue, and determinants of fatigue in nurses working 12-hour shifts. Annals of Behavioral Medicine.

[4] Resnick, B. (2018). Why work is exhausting even when it involves no physical labor.


本文经授权转载自微博@谭知还

自然科学基金重点基金(21237004)资助

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