近年来，多个研究小组揭示了一个至少令人毛骨悚然的现实： 越来越多的搁浅海豚出现类似人类阿尔茨海默病的脑损伤症状。曾经只是孤立的怀疑，现在得到了基因研究、毒素分析以及对佛罗里达州、苏格兰和世界其他地区这些海洋哺乳动物的详细尸检的支持。
绝非仅仅是科学上的奇观， 这些发现将同一难题的三个主要部分联系起来：气候变化、水污染和神经退行性疾病。海豚是海洋真正的“哨兵”，通过观察它们的大脑活动，许多专家怀疑我们是否看到了人类物种可能面临的某种问题的早期预警。
患有类似阿尔茨海默病症状的海豚：目前究竟发现了什么
研究最为深入的案例之一来自佛罗里达州东海岸的印第安河泻湖，这是一个受气候影响而升温的河口，富含来自农业肥料和废水的营养物质。近十年来， 迈阿密大学的科学家分析了20头搁浅在这个泻湖中的宽吻海豚（Tursiops truncatus）的大脑。令人遗憾的是，该地区因蓝藻和有毒微藻的反复爆发而闻名。
这些动物体内发现了一种非常特殊的神经毒素： 2,4-二氨基丁酸（2,4-DAB）是一种天然存在的氨基酸，由某些藻类和细菌产生。这种物质在他们的脑组织中积累到极高的水平，尤其是在有毒藻类大量繁殖的温暖月份。在某些情况下，大脑中2,4-DAB的浓度甚至达到了…… 高2.900倍 在花期而不是非花期。
海豚通过……摄入了毒素 受污染的鱼类和软体动物与其他动物（包括人类）暴露于“赤潮”释放的化合物类似，这种食物链中的生物放大作用也使海豚受到影响。 沿海生态系统状态的指示物种因为它们会将海洋环境中循环多年的物质浓缩在体内。
最令人不安的发现来自研究人员对大脑分子生物学的研究。除了检测毒素外，他们还分析了大脑皮层的转录组（正在活跃表达的基因），结果发现远不止这些。 暴露于有毒藻华的海豚体内有500个基因表达发生改变其中许多基因与阿尔茨海默病患者大脑中失调的基因相同。
这些变化并非局限于一个小区域： 从神经通路层面来看，这是关键；这些海豚的大脑开始“说着与痴呆症患者相同的语言”。这项发表在《通讯生物学》（自然）杂志上的研究首次有力地提出了这样一种观点：海洋哺乳动物可以表现出与人类疾病几乎完全相同的基因特征。
蓝藻水华和神经毒素 2,4-DAB
蓝藻和其他有毒微藻的大量繁殖，英文称为 有害藻华 （有害藻华）已成为沿海地区和温暖水域泻湖中日益频繁发生的现象。 全球变暖以及农业和废水中过量的营养物质（氮和磷）为这些“绿色汤”的滋生创造了完美的温床。.
在像印第安河泻湖这样的地方， “超级花潮”几乎每年夏天都会出现它们会大幅降低水中的氧气含量，导致鱼类窒息而死，并破坏其他物种赖以生存的海草床。除了这些显而易见的危害之外，它们还会释放出多种毒素，这些毒素会在整个食物链中累积：鱼类、软体动物、海鸟、陆地哺乳动物，当然还有食用海鲜或吸入受污染气溶胶的海豚和人类。
佛罗里达研究的对象2,4-DAB，历史上被认为是一种神经致畸化合物，这意味着 能够损伤神经纤维并改变神经元的电平衡它是一种兴奋性氨基酸，急性接触可引起过度易怒、震颤、癫痫发作和其他神经系统症状。
新工作的关键在于…… 2,4-DAB 在慢性、中度和季节性接触中同样具有危险性。每年夏季的藻类大量繁殖就像冲击波一样，在海豚的大脑中留下分子层面的“伤疤”。随着每个温暖季节的到来，基因表达、关键蛋白质和神经元结构都会发生变化，仿佛环境在不断累积难以逆转的损伤。
这种模式非常清晰，科学家们证实了二者之间存在直接联系： 海豚经历有毒藻华的年数越多，观察到的基因损伤就越严重。这种恶化并非突然出现，而是逐渐发展起来的，一季又一季，海水温度和污染加速了这一过程。
海豚大脑中出现类似人类阿尔茨海默病痕迹
通过详细研究海豚大脑中哪些基因发生了变化，研究人员发现了改变。 536个与神经元基本功能相关的转录组特征在这些基因中，超过 400 个基因的活性增强，超过 100 个基因的活性部分或几乎完全关闭。
受影响最严重的基因之一是与……相关的基因 GABA能神经传递GABA是中枢神经系统中主要的抑制性神经递质，对抑制大脑过度兴奋至关重要。在暴露于2,4-DAB的海豚体内检测到了酶水平的显著下降。 谷氨酸脱羧酶（GAD）它负责将谷氨酸（兴奋性物质）转化为 GABA（抑制性物质）。这种失衡会使系统过度兴奋，从而引发癫痫、精神疾病和神经退行性疾病。
已知人类阿尔茨海默病中存在[某种物质]表达量下降的情况。 GAD1 和 GAD2该研究表明，2,4-DAB 的存在可能会加速海豚数量的下降。 使神经网络进入慢性应激状态与此同时，人们观察到构成脑血管基底膜的基因发生了改变，这对维持脑血管的完整性至关重要。 血脑屏障它能起到保护性过滤器的作用，防止血液中的有毒物质进入体内。
另一组改变的基因会影响人类阿尔茨海默病的经典风险因素。其中，[基因名称]基因活性的增强尤为值得关注。 APOEAPOE被认为是人类罹患此病的主要遗传易感基因之一。在一些海豚中，APOE的表达量增加了6,5倍。同时，诸如……之类的基因 NRG3神经元对于突触的形成和维持至关重要，它们的活动急剧下降，进一步破坏了神经元的平衡。
研究人员还检测到与炎症和程序性细胞死亡相关的基因过度激活，例如： 肿瘤坏死因子RSF25这种炎症风暴，加上兴奋性毒性和血脑屏障功能障碍，对神经组织造成了爆炸性的影响，与在患有晚期阿尔茨海默病的人类患者的大脑中观察到的情况非常相似。
如果这还不够，在佛罗里达州和其他先前的研究中分析的海豚组织也发现了 β-淀粉样蛋白斑块、过度磷酸化的tau蛋白缠结和TDP-43包涵体这三种蛋白质改变是人类阿尔茨海默病及某些相关痴呆症最典型的病理特征。这种巧合似乎并非偶然：种种迹象表明，这些海洋哺乳动物的大脑正在经历与我们人类非常相似的退化过程。
其他蓝藻毒素：BMAA及其异构体的作用
2,4-DAB 并不是唯一一种令科学界担忧的蓝藻神经毒素。 β-N-甲基氨基-L-丙氨酸（BMAA）及其几种异构体已被证实对神经元具有高度毒性。能够引发类似阿尔茨海默病的病理，并在实验动物模型中造成认知丧失。
对关岛人口的研究表明： 长期通过饮食接触蓝藻毒素 它可能引发具有阿尔茨海默病特征和其他退行性疾病特征的神经系统疾病。这些物质会像2,4-DAB一样在食物链中积累，尤其是在高度富营养化的海洋和湖泊生态系统中。
以海豚为例， 一项针对20头搁浅在印度河泻湖的宽吻海豚的专项研究发现，它们的大脑中存在BMAA及其几种异构体。包括前面提到的 2,4-DAB。在蓝藻夏季大量繁殖高峰期死亡的样本中，2,4-DAB 的浓度极高，比非繁殖期动物体内测得的浓度高出 2.900 倍。
在这些海豚身上观察到的神经病理学特征包括 β-淀粉样蛋白斑块、过度磷酸化tau蛋白缠结和TDP-43沉积物这些发现，结合在开花期间检测到的与人类阿尔茨海默病相关的536个基因改变，进一步强化了以下观点：…… 我们面对的不是简单的孤立性损伤，而是由环境毒素引发的复杂退行性疾病。.
近期发表在诸如以下期刊上的评论 毒素 y 欧洲神经科学杂志 他们指出，长期接触这些环境神经毒素会导致 神经元过度兴奋、谷氨酸脱羧酶等酶水平降低以及突触功能障碍所有这些过程都被认为是神经退行性疾病发展的关键环节，因此在海豚身上发现的现象与在动物模型和一些人类环境中已经观察到的现象相吻合。
搁浅、迷失方向与“病态领导者”假说
除了数字之外，沿海地区所受到的影响也显而易见。 对于任何热爱海洋的人来说，最令人心碎的景象之一莫过于在海滩上发现垂死的海豚或鲸鱼。在这种情况下，海洋生物学家和志愿者通常会用几桶海水打湿他们的皮肤，用湿毯子盖住他们以防止脱水，并试图在涨潮时帮助他们回到水中。
许多此类事件背后都隐藏着一个反复出现的问题： 为什么这么多鲸类动物最终会搁浅在岸边死亡？ 近年来，人们提出了多种假设：从与船只碰撞和人为水下噪音到感染、水流变化或追逐猎物到浅水区。
一群美国研究人员提出了一个更令人不安但却非常合理的想法： 就像一些患有痴呆症的人会在远离家乡的地方迷路一样，某些海豚可能会因为类似于阿尔茨海默病的神经退行性疾病而迷失方向。如果它的回声定位和导航系统退化，这种动物可能会到达它不应该去的地方，面临搁浅的极高风险。
在英国，对22头齿鲸（有齿鲸）进行了尸检研究，其中包括 宽吻海豚、白喙海豚、港湾鼠海豚、长鳍领航鲸和短鳍领航鲸他们在三个较老的样本中检测到了与人类阿尔茨海默病几乎完全相同的脑部特征：斑块中β-淀粉样蛋白的积累、tau蛋白的缠结以及与脑部炎症相关的神经胶质细胞的增殖。
这一巧合增强了所谓“ “病态领导”理论根据这种理论，成群结队的齿鲸可能会跟随一头年老的鲸鱼，这头鲸鱼由于患有痴呆症或其他认知障碍而迷路，误入浅水区。其他看似健康的鲸鱼出于社会凝聚力而跟随，最终也被困在岸边。
尽管科学家无法完全确定这些动物是否患有与阿尔茨海默病患者完全相同的认知缺陷， 神经病理学上的相似之处如此明显，很难相信他们的行为没有受到影响。主要挑战在于，与人类不同，无法使用神经病学中使用的标准化测试组在他们生前评估他们的记忆力或定向能力。
听力损失、行为和大脑健康
另一个使问题更加复杂的角度是听觉。在海豚和其他鲸类动物中， 回声定位是基于声音的，对于定向、寻找食物和维持社会凝聚力至关重要。听力方面的任何改变都可能彻底扰乱他们的日常生活。
先前的研究表明，至少 一半搁浅的海豚患有严重的或极重度的听力损失。尽管在印第安河泻湖进行的主要研究并未对所有样本进行听力测试，但对大脑转录组的分析揭示了一些引人注目的现象：与听觉相关的基因表达，例如 MYO1F、STRC 和 SYNE4它与接触 2,4-DAB、开花季节和搁浅年份相关。
在人类中，已知 听力损失是痴呆症的一个风险因素，并可能诱发或加速阿尔茨海默病的发生。海豚出现神经退行性变、接触蓝藻毒素以及听觉基因改变的迹象，表明有毒环境可以同时影响多个敏感系统，使动物失去其主要的定向和互动工具。
参与这项研究的海洋生物学家强调： 神经毒性和感觉障碍的结合会改变行为，阻碍导航，并削弱社会关系。 在海豚群体内部，这会显著增加大规模搁浅的可能性，尤其是在极端热浪或污染高峰期同时发生时。
事实上，一项发表在……上的研究表明 PLoS ONE的 2019年，它已经证明了这一点。 在有毒藻类爆发事件期间，海豚搁浅和神经系统疾病的发生率会增加。佛罗里达州和其他地区最近的研究证实了这一点，他们发现沿海地区的神经毒素、行为变化和死亡之间存在同样的季节性相关性。
共同的基因：是什么将海豚和人类的大脑联系在一起
这些发现之所以引起如此广泛的关注，原因之一是： 海豚在与阿尔茨海默病相关的通路中与人类有着惊人的分子相似性。不仅仅是它们的大脑体积大、结构复杂，或者它们拥有先进的社交行为；在蛋白质和基因层面，相似之处甚至更大。
先前的研究表明 几种海豚体内β-淀粉样蛋白肽的氨基酸序列与人类的β-淀粉样蛋白肽的氨基酸序列相同。已在蓝白海豚、宽吻海豚和黑斑海豚（瑞氏海豚）等海豚中克隆和测序了淀粉样前体蛋白（APP），证实其主要同工型与 770 个氨基酸的人类 APP 有约 95% 的相似性。
此外，这些哺乳动物表达参与APP加工生成淀粉样肽的关键蛋白质： β-分泌酶（BACE）以及早老素1和2是γ-分泌酶复合物的基本组成部分。换句话说，海豚的大脑中与人类大脑中产生和积累β-淀粉样蛋白的分子机制几乎相同。
这种相似性使其成为 从生物学角度来看，老年海豚体内出现淀粉样斑块并不令人惊讶。但这对于理解长寿和长期环境暴露如何引发不同物种间类似的神经退行性过程非常有意义。
鉴于它们寿命长且在食物链中地位高， 鲸类动物会在数十年间积累化学污染物、重金属和生物毒素。如果再加上有利于有毒藻类反复爆发的气候，那么出现阿尔茨海默病等复杂病症的可能性就大大增加了。
对人类健康和气候变化的影响
专家们反复强调的信息之一是，尽管 尚不能断言2,4-DAB或其他蓝藻毒素会导致人类患上阿尔茨海默病。在海豚身上观察到的分子和病理学上的相似之处太过显著，不容忽视。
宽吻海豚通常被认为 地球上第二聪明的动物它们在某些能力上落后于我们，却领先于类人猿。它们能够认出镜子里的自己，学习复杂的交流系统，并传承文化行为，例如用海绵保护鼻子觅食。令人惊讶的是，拥有如此高智商的动物，其大脑退化模式却与我们如此相似。 它揭示了环境与神经系统健康之间令人不安的关系。.
在迈阿密-戴德县等地区，2024 年记录在案的 美国阿尔茨海默病患病率最高一些研究人员想知道，长期接触附近生态系统中的蓝藻水华是否会成为一种额外的风险因素，尤其是在因年龄、遗传或其他健康问题而易受影响的人群中。
事实是…… 赤潮和其他有毒藻类的爆发已经导致海滩关闭、大量鱼类死亡以及人类出现呼吸系统疾病。 佛罗里达州和世界许多其他地区的人们都会吸入受污染的海洋气溶胶。如果我们再加上这些物质对大脑可能造成的长期影响，那么继续研究这些环境毒素在神经退行性疾病中所起的作用就显得比以往任何时候都更加迫切。
主要研究的作者们坚持认为，仍然有必要明确区分相关性和因果关系。 了解将一朵普通的花变成对大脑健康构成威胁的细胞和遗传机制 能够根据可靠的证据评估风险、设计预防措施和做出环境管理决策，是至关重要的。
与此同时，海豚仍然是我们了解水下世界状况的最佳“消息来源”。 它们的寿命长，对毒素敏感，而且分子结构与我们相似，这使得它们成为一种特殊的哨兵物种。如果海洋生物在遭受气候压力和污染的生态系统中开始出现阿尔茨海默病的迹象，或许海洋正在告诉我们一些我们不应该忽视的事情。
把所有这些因素综合起来——蓝藻水华持续时间越来越长、强度越来越大，神经毒素（如 2,4-DAB 和 BMAA）在食物链中积累，搁浅的海豚出现类似阿尔茨海默病的脑损伤，以及人类在同一沿海环境中生活和游泳—— 最终呈现出的景象是，海洋残酷地反映了我们的活动对地球健康和我们自身大脑健康的影响。.