近年來，多個研究小組揭示了一個至少令人毛骨悚然的現實： 越來越多的擱淺海豚出現類似人類阿茲海默症的腦損傷症狀。曾經只是孤立的懷疑，現在得到了基因研究、毒素分析以及對佛羅裡達州、蘇格蘭和世界其他地區這些海洋哺乳動物的詳細屍檢的支持。
絕非只是科學上的奇觀， 這些發現將同一難題的三個主要部分連結起來：氣候變遷、水污染和神經退化性疾病。海豚是海洋真正的“哨兵”，透過觀察它們的大腦活動，許多專家懷疑我們是否看到了人類物種可能面臨的某種問題的早期預警。
患有類似阿茲海默症症狀的海豚：目前究竟發現了什麼
研究最深入的案例之一來自佛羅裡達州東海岸的印第安河潟湖，這是一個受氣候影響而升溫的河口，富含來自農業肥料和廢水的營養物質。近十年來， 邁阿密大學的科學家分析了20頭擱淺在這個潟湖中的寬吻海豚（Tursiops truncatus）的大腦。令人遺憾的是，該地區因藍藻和有毒微藻的反覆爆發而聞名。
在這些動物體內發現了一種非常特殊的神經毒素： 2,4-二氨基丁酸（2,4-DAB）是一種天然存在的氨基酸，由某些藻類和細菌產生。這種物質在他們的腦組織中累積到極高的水平，尤其是在有毒藻類大量繁殖的溫暖月份。在某些情況下，大腦中2,4-DAB的濃度甚至達到了… 高2.900倍 在花期而不是非花期。
海豚透過…攝入了毒素 受污染的魚類和軟體動物與其他動物（包括人類）暴露於「紅潮」釋放的化合物類似，這種食物鏈中的生物放大作用也使海豚受到影響。 沿海生態系狀態的指標物種因為它們會將海洋環境中循環多年的物質濃縮在體內。
最令人不安的發現來自研究人員對大腦分子生物學的研究。除了檢測毒素外，他們還分析了大腦皮質的轉錄組（正在活躍表達的基因），結果發現遠不止這些。 暴露於有毒藻華的海豚體內有500個基因表現改變其中許多基因與阿茲海默症患者大腦中失調的基因相同。
這些變化並非局限於一個小區域： 從神經通路層面來看，這是關鍵；這些海豚的大腦開始「說著與癡呆症患者相同的語言」。這項發表在《通訊生物學》（自然）雜誌上的研究首次有力地提出了這樣一種觀點：海洋哺乳動物可以表現出與人類疾病幾乎完全相同的基因特徵。
藍藻水華和神經毒素 2,4-DAB
藍藻和其他有毒微藻的大量繁殖，英文稱為 有害藻華 （有害藻華）已成為沿海地區和溫暖水域潟湖中日益頻繁發生的現象。 全球暖化以及農業和廢水中過量的營養物質（氮和磷）為這些「綠色湯」的滋生創造了完美的溫床。.
在像印第安河潟湖這樣的地方， 「超級花潮」幾乎每年夏天都會出現它們會大幅降低水中的氧氣含量，導致魚類窒息而死，並破壞其他物種賴以生存的海草床。除了這些顯而易見的危害之外，它們還會釋放出多種毒素，這些毒素會在整個食物鏈中累積：魚類、軟體動物、海鳥、陸地哺乳動物，當然還有食用海鮮或吸入受污染氣溶膠的海豚和人類。
佛羅裡達研究的對象2,4-DAB，歷史上被認為是一種神經致畸化合物，這意味著 能夠傷害神經纖維並改變神經元的電平衡它是一種興奮性胺基酸，急性接觸可引起過度易怒、震顫、癲癇發作和其他神經系統症狀。
新工作的關鍵在於… 2,4-DAB 在慢性、中度和季節性接觸中同樣具有危險性。每年夏季的藻類大量繁殖就像衝擊波一樣，在海豚的大腦中留下分子層面的「傷疤」。隨著每個溫暖季節的到來，基因表現、關鍵蛋白質和神經元結構都會發生變化，彷彿環境不斷累積難以逆轉的傷害。
這種模式非常清晰，科學家證實了二者之間有直接聯繫： 海豚經歷有毒藻華的年數越多，觀察到的基因損傷就越嚴重。這種惡化並非突然出現，而是逐漸發展起來的，一季又一季，海水溫度和污染加速了這個過程。
海豚大腦中出現類似人類阿茲海默症痕跡
透過詳細研究海豚大腦中哪些基因發生了變化，研究人員發現了改變。 536個與神經元基本功能相關的轉錄組特徵在這些基因中，超過 400 個基因的活性增強，超過 100 個基因的活性部分或幾乎完全關閉。
受影響最嚴重的基因之一是與…相關的基因 GABA能神經傳導GABA是中樞神經系統中主要的抑制性神經傳導物質，對抑制大腦過度興奮至關重要。在暴露於2,4-DAB的海豚體內檢測到了酶水平的顯著下降。 谷氨酸脫羧酶（GAD）它負責將谷氨酸（興奮性物質）轉化為 GABA（抑制性物質）。這種失衡會使系統過度興奮，進而引發癲癇、精神疾病和神經退化性疾病。
在人類阿茲海默症中，表達降低 GAD1 和 GAD2該研究表明，2,4-DAB 的存在可能會加速海豚數量的下降。 使神經網路進入慢性壓力狀態同時，人們觀察到構成腦血管基底膜的基因發生了改變，這對維持腦血管的完整性至關重要。 血腦屏障它能起到保護性過濾器的作用，防止血液中的有毒物質進入體內。
另一組改變的基因會影響人類阿茲海默症的經典風險因子。其中，[基因名稱]基因活性的增強尤其值得關注。 亞太經合組織APOE被認為是人類患有此病的主要遺傳易感基因之一。在某些海豚中，APOE的表現量增加了6,5倍。同時，諸如…之類的基因 NRG3神經元對於突觸的形成和維持至關重要，它們的活動急劇下降，進一步破壞了神經元的平衡。
研究人員還檢測到與發炎和程序性細胞死亡相關的基因過度激活，例如： 腫瘤壞死因子RSF25這種發炎風暴，加上興奮性毒性和血腦屏障功能障礙，對神經組織造成了爆炸性的影響，與在患有晚期阿茲海默症的人類患者的大腦中觀察到的情況非常相似。
如果這還不夠，在佛羅裡達州和其他先前的研究中分析的海豚組織也發現了 β-澱粉樣蛋白斑塊、過度磷酸化的tau蛋白纏結與TDP-43包涵體這三種蛋白質改變是人類阿茲海默症及某些相關癡呆症最典型的病理特徵。這種巧合似乎並非偶然：種種跡象表明，這些海洋哺乳動物的大腦正在經歷與我們人類非常相似的退化過程。
其他藍藻毒素：BMAA及其異構體的作用
2,4-DAB 並不是唯一一種令科學界擔憂的藍藻神經毒素。 β-N-甲基氨基-L-丙氨酸（BMAA）及其幾種異構體已被證實對神經元具有高度毒性。能夠引發類似阿茲海默症的病理，並在實驗動物模型中造成認知喪失。
關島人口的研究顯示： 長期透過飲食接觸藍藻毒素 它可能引發具有阿茲海默症特徵和其他退化性疾病特徵的神經系統疾病。這些物質會像2,4-DAB一樣在食物鏈中積累，尤其是在高度富營養化的海洋和湖泊生態系中。
以海豚為例， 一項針對20頭擱淺在印度河潟湖的寬吻海豚的專項研究發現，它們的大腦中存在BMAA及其幾種異構體。包括前面提到的 2,4-DAB。在藍綠菌夏季大量繁殖高峰期死亡的樣本中，2,4-DAB 的濃度極高，比非繁殖期動物體內測得的濃度高出 2.900 倍。
在這些海豚身上觀察到的神經病理學特徵包括 β-澱粉樣蛋白斑塊、過度磷酸化tau蛋白纏結及TDP-43沉積物這些發現，結合在開花期間檢測到的與人類阿茲海默症相關的536個基因改變，進一步強化了以下觀點：… 我們面對的不是單純的孤立性損傷，而是由環境毒素引發的複雜退化性疾病。.
近期發表在諸如以下期刊上的評論 毒素 y 歐洲神經科學雜誌 他們指出，長期接觸這些環境神經毒素會導致 神經元過度興奮、谷氨酸脫羧酶等酶水平降低以及突觸功能障礙所有這些過程都被認為是神經退化性疾病發展的關鍵環節，因此在海豚身上發現的現象與在動物模型和一些人類環境中已經觀察到的現象相吻合。
擱淺、迷失方向與「病態領導者」假說
除了數字之外，沿海地區所受到的影響也顯而易見。 對於任何熱愛海洋的人來說，最令人心碎的景象之一莫過於在海灘上發現垂死的海豚或鯨魚。在這種情況下，海洋生物學家和志工通常會用幾桶海水打濕他們的皮膚，用濕毯子蓋住他們以防止脫水，並試圖在漲潮時幫助他們回到水中。
許多這類事件背後都隱藏著一個反覆出現的問題： 為什麼這麼多鯨豚最終會擱淺在岸邊死亡？ 近年來，人們提出了多種假設：從與船隻碰撞和人為水下噪音到感染、水流變化或追逐獵物到淺水區。
一群美國研究人員提出了一個更令人不安但非常合理的想法： 就像一些患有癡呆症的人會在遠離家鄉的地方迷路一樣，某些海豚可能會因為類似於阿茲海默症的神經退化性疾病而迷失方向。如果它的迴聲定位和導航系統退化，這種動物可能會到達它不應該去的地方，面臨擱淺的極高風險。
在英國，對22頭齒鯨（有齒鯨）進行了屍檢研究，其中包括 寬吻海豚、白喙海豚、港灣鼠海豚、長鰭領航鯨和短鰭領航鯨他們在三個較老的樣本中檢測到了與人類阿茲海默症幾乎完全相同的腦部特徵：斑塊中β-澱粉樣蛋白的積累、tau蛋白的纏結以及與腦部發炎相關的神經膠質細胞的增殖。
這一巧合增強了所謂“ 「病態領導」理論根據這種理論，成群結隊的齒鯨可能會跟隨一頭年老的鯨魚，這頭鯨魚由於患有癡呆症或其他認知障礙而迷路，誤入淺水區。其他看似健康的鯨魚則是出於社會凝聚力而跟隨，最後也被困在岸邊。
儘管科學家無法完全確定這些動物是否患有與阿茲海默症患者完全相同的認知缺陷， 神經病理學上的相似之處如此明顯，很難相信他們的行為沒有受到影響。主要挑戰在於，與人類不同，無法使用神經病學中使用的標準化測試組在他們生前評估他們的記憶力或定向能力。
聽力損失、行為和大腦健康
另一個使問題更加複雜的角度是聽覺。在海豚和其他鯨類動物中， 迴聲定位是基於聲音的，對於定向、尋找食物和維持社會凝聚力至關重要。聽力方面的任何改變都可能徹底擾亂他們的日常生活。
先前的研究表明，至少 一半擱淺的海豚患有嚴重的或極重度的聽力損失。儘管在印第安河潟湖進行的主要研究並未對所有樣本進行聽力測試，但對大腦轉錄組的分析揭示了一些引人注目的現象：與聽覺相關的基因表達，例如 MYO1F、STRC 和 SYNE4它與接觸 2,4-DAB、開花季節和擱淺年份有關。
在人類中，已知 聽力損失是癡呆症的風險因素，並可能誘發或加速阿茲海默症的發生。海豚出現神經退化、接觸藍藻毒素以及聽覺基因改變的跡象，顯示有毒環境可以同時影響多個敏感系統，使動物失去其主要的定向和互動工具。
參與這項研究的海洋生物學家強調： 神經毒性和感覺障礙的結合會改變行為，阻礙導航，並削弱社會關係。 在海豚群體內部，這會顯著增加大規模擱淺的可能性，尤其是在極端熱浪或污染高峰期同時發生時。
事實上，一項發表在…上的研究表明 PLoS ONE的 2019年，它已經證明了這一點。 在有毒藻類爆發事件期間，海豚擱淺和神經系統疾病的發生率會增加。佛羅裡達州和其他地區最近的研究證實了這一點，他們發現沿海地區的神經毒素、行為變化和死亡之間存在相同的季節性相關性。
共同的基因：是什麼將海豚和人類的大腦連結在一起
這些發現之所以引起如此廣泛的關注，原因之一是： 海豚在與阿茲海默症相關的路徑中與人類有著驚人的分子相似性。不只是它們的大腦體積大、結構複雜，或它們擁有先進的社交行為；在蛋白質和基因層面，相似之處甚至更大。
先前的研究表明 幾種海豚體內β-澱粉樣蛋白勝肽的胺基酸序列與人類的β-澱粉樣蛋白勝肽的胺基酸序列相同。在藍白海豚、寬吻海豚和黑斑海豚（瑞氏海豚）等海豚中克隆和測序了澱粉樣前體蛋白（APP），證實其主要同工型與 770 個氨基酸的人類 APP 有約 95% 的相似性。
此外，這些哺乳動物表達參與APP加工生成澱粉樣蛋白的關鍵蛋白質： β-分泌酶（BACE）以及早老素1和2是γ-分泌酶複合體的基本組成部分。換句話說，海豚的大腦中與人類大腦中產生和累積β-澱粉樣蛋白的分子機制幾乎相同。
這種相似性使得它如此 從生物學角度來看，老年海豚體內出現澱粉樣斑塊並不令人驚訝。但這對於理解長壽和長期環境暴露如何引發不同物種間類似的神經退化過程非常有意義。
鑑於它們壽命長且在食物鏈中地位高， 鯨類動物會在數十年間累積化學污染物、重金屬和生物毒素。如果再加上有利於有毒藻類反覆爆發的氣候，那麼出現阿茲海默症等複雜病症的可能性就大大增加了。
對人類健康和氣候變遷的影響
專家們一再強調的訊息之一是，儘管 目前尚不能斷言2,4-DAB或其他藍藻毒素會導致人類罹患阿茲海默症。在海豚身上觀察到的分子和科學上的相似之處太過顯著，不容忽視。
寬吻海豚通常被認為 地球上第二聰明的動物它們在某些能力上落後於我們，卻領先於類人猿。它們能夠認出鏡子裡的自己，學習複雜的交流系統，並傳承文化行為，例如用海綿保護鼻子覓食。令人驚訝的是，擁有如此高智商的動物，其大腦退化模式卻與我們如此相似。 它揭示了環境與神經系統健康之間令人不安的關係。.
在邁阿密-戴德縣等地區，2024 年記錄在案的 美國阿茲海默症患者病率最高一些研究人員想知道，長期接觸附近生態系統中的藍藻水華是否會成為額外的風險因素，尤其是在因年齡、遺傳或其他健康問題而易受影響的人群中。
事實是… 赤潮和其他有毒藻類的爆發已經導致海灘關閉、大量魚類死亡以及人類呼吸系統疾病。 佛羅裡達州和世界許多其他地區的人們都會吸入受污染的海洋氣溶膠。如果我們再加上這些物質對大腦可能造成的長期影響，那麼繼續研究這些環境毒素在神經退化性疾病中所扮演的角色就顯得比以往任何時候都更加迫切。
主要研究的作者們堅持認為，仍然有必要明確區分相關性和因果關係。 了解將一朵普通的花變成對大腦健康構成威脅的細胞和遺傳機制 能夠根據可靠的證據評估風險、設計預防措施和做出環境管理決策，是至關重要的。
同時，海豚仍然是我們了解水下世界狀況的最佳「消息來源」。 它們的壽命長，對毒素敏感，而且分子結構與我們相似，這使得它們成為一種特殊的哨兵物種。如果海洋生物在遭受氣候壓力和污染的生態系統中開始出現阿茲海默症的跡象，或許海洋正在告訴我們一些我們不應該忽視的事情。
把所有這些因素綜合起來——藍藻水華持續時間越來越長、強度越來越大，神經毒素（如 2,4-DAB 和 BMAA）在食物鏈中積累，擱淺的海豚出現類似阿茲海默症的腦損傷，以及人類在同一沿海環境中生活和游泳—— 最終呈現的景像是，海洋殘酷地反映了我們的活動對地球健康和我們自身大腦健康的影響。.