汞是一種毒性物質(zhì)，主要通過煤炭燃燒、工業(yè)使用以及通過火山爆發(fā)等自然過程在全球進行擴散。這種化學元素在水生食物鏈中大量積累，特別是大型魚類體內(nèi)。不同形式的汞在沉積物和水中廣泛地發(fā)現(xiàn)到。

甲基汞（methyl mercury）是由汞產(chǎn)生的，被公認為強大的神經(jīng)毒素。它是一種具有神經(jīng)毒性的環(huán)境污染物，主要侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng)，可造成語言和記憶能力障礙等。其損害的主要部位是大腦的枕葉和小腦，其神經(jīng)毒性可能擾亂谷氨酸的重攝取和致使神經(jīng)細胞基因表達異常。與從礦山和工廠排放的污染物無機汞不同，甲基汞能通過血腦屏障進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)并穿過胎盤達到發(fā)育中的胎兒體內(nèi)。

約40年前，科學家們就已經(jīng)知道，當汞被釋放到環(huán)境中時，某些細菌可將它轉(zhuǎn)變?yōu)閯《镜募谆Ｈ欢毦_切是如何做到這一點的，一直困擾著科學家們。他們面臨的挑戰(zhàn)是要找到能夠轉(zhuǎn)移甲基基團的蛋白，并鑒別出負責甲基汞生成過程的基因。

2013年3月，來自美國能源部橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory, ORNL）的研究人員解答了這個謎題，提供了微生物汞甲基化（microbial mercury methylation）這一過程的遺傳基礎，將產(chǎn)生深遠的影響。

通過結(jié)合化學原理和基因組序列，研究人員鑒別出了兩個基因。他們將之命名為hgcA和hgcB。研究人員通過實驗將兩個菌株中的這些基因一次除去，從而獲得了喪失甲基汞生成能力的突變體，然后再插入這些基因又能夠重新回復甲基汞生成能力，由此驗證了這一研究發(fā)現(xiàn)。

研究人員發(fā)現(xiàn)在所有已知的汞甲基化細菌中均存在這兩個基因簇，他們預測有超過50種其他的微生物具有相似的一對基因，因此能夠發(fā)生汞甲基化產(chǎn)生。

2015年10月，ORNL科學家Mircea Podar和同事們在來自世界各地、各種動物、從甲殼蟲到人類的樣本中更廣泛地尋找了這些基因。他們的研究表明，甲基汞由生活在比我們想象的更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)中的更多細菌種類產(chǎn)生。

令人吃驚的一項發(fā)現(xiàn)是一些甲基化基因的最高拷貝數(shù)來自北極阿拉斯加的融化凍土。這是一個值得人們關(guān)注的發(fā)現(xiàn)，因為隨著氣候變化，每年的雪融化將繼續(xù)讓汞污染物從融化的雪走進它可以轉(zhuǎn)變成甲基汞的苔原。

另一個意外的發(fā)現(xiàn)是廢水處理廠和生物反應器似乎有產(chǎn)生甲基汞基因的細菌。未來，在作為一個整體的細菌群落中，對基因激活的研究可以有助揭示在這些設施中是否有大量的甲基汞產(chǎn)生。 這個團隊也在幾個水樣中發(fā)現(xiàn)甲基汞基因似乎屬于之前還沒有在體外成功培養(yǎng)或測序的細菌之中，這提示著暗示這種甲基汞的產(chǎn)生可能極其常見的。

重要的是，這些基因不出現(xiàn)在人類腸道中------或者顯然地，更一般地不出現(xiàn)在哺乳動物的腸道菌群中。鳥類也缺乏它們。但它們存在于這個團隊研究的無脊椎動物微生物組中。

另一個神秘的缺席是廣闊的海洋。海洋魚類是地球上大多數(shù)甲基汞的最大來源，因此從人類風險角度來看，人們有必要了解甲基汞是在哪里產(chǎn)生的。然而，即使海洋魚類最終攝入甲基汞，然后將它傳遞給人類，研究人員發(fā)現(xiàn)這個生態(tài)系統(tǒng)中的細菌似乎并不具有這些基因。這很可能只是因為這些基因不存在于采樣部分的海洋，在不同深度的細菌應當有它們，或者海洋中的甲基汞可能來自一種不同的非細菌性的來源。研究人員已經(jīng)進一步收集海洋樣品準備再進行研究一下。

通過揭示汞甲基化在哪里發(fā)生和在哪里不會發(fā)生，研究人員希望能夠破解這個持久的迷題------為什么細菌首先進化出產(chǎn)生甲基汞的能力。

（科順生物www.kissflow.cn）