弗吉尼亚理工大学肯德尔·丹尼尔斯 一只雄性斑马雀在野外展示它鲜红色的喙和橙色的脸颊
信用:Adobe Stock / Xavier MARCHANT 人类、野生动物和环境都是相互关联的，并在彼此的健康和福祉中发挥作用
哨兵物种，如鸟类，是环境健康的良好指标，它们可以发出微妙的警告信号，表明人类接下来可能处于危险之中
在一项实验性暴露研究中，科学学院生物科学副教授肯德拉·苏厄尔(Kendra Sewall)和一个由科学家和学生组成的多元化团队发现，像密歇根州弗林特(Flint)报道的铅含量水平，会干扰鸣禽发声发育的神经机制，并影响配偶吸引力
通过研究铅暴露对鸣禽的影响，将会知道更多关于铅如何影响人类学习和潜在神经网络的信息，因为它们在发声学习中有相同的关键时期
弗雷林生命科学研究所和全球变化中心的附属教职人员苏瓦尔说:“我们的研究表明，众所周知，水中的铅含量对人类健康也有负面影响，会影响雄性鸣禽的大脑和学习能力，并损害它们吸引配偶的能力。”
他们的发现发表在1月26日的《生态毒理学和环境安全》杂志上
八
铅是一种重金属
摄入时，铅与钙竞争，钙是一种对大脑生长、肌肉功能和神经功能至关重要的营养物质
正因为如此，疾病控制中心和世界卫生组织认为血液中任何可检测的铅含量对儿童和动物健康都是危险的
有一个过程特别容易受到铅暴露的影响:声音学习，这是人类和鸣禽共有的特征
这是因为这种形式的学习发生在早年，那时大脑正在经历大量的成长和重组
在这项特殊的研究中，研究人员研究了雄性斑马雀
这些来自澳大利亚野外的小型、高度群居的鸣禽是人类学习语言的绝佳典范
斑马雀不仅以和我们一样的方式学习它们的歌曲，而且它们也有类似于我们声音学习大脑区域的大脑区域
“在生命的早期，人类和鸣禽必须听到他们记忆和练习的成人发声，直到他们的发声完善，”苏厄尔说
“如果鸣禽或人类被剥夺了成年模型，或者如果它们的学习过程受到铅污染等环境挑战的阻碍，它们将无法发出正常的声音
" 为了证明这个模型系统可以与人类和我们的健康相关，研究人员必须确定鸟类代谢铅的方式是否与人类儿童相同
苏厄尔和她的同事研究了年轻的雄性斑胸草雀，它们的饮用水中的铅含量为十亿分之一千，与密歇根州弗林特报道的最高水平相当，并测量了它们血液和脑组织中的铅含量
他们发现，摄入受污染水的男性血液中的铅含量在2
6至6
八
“血液水平是令人担忧的，但是如果这些是人的血液水平，低于什么水平会触发任何重大干预，”苏厄尔说
“然而，这些血液水平对这些幼鸟的大脑和学习产生了不利影响
这突出了一个事实，即铅可能真的很危险，我们可能忽略了血液和环境中的铅水平，这可能会对人类和动物造成损害
" 为了从这项研究中学到尽可能多的东西，研究人员观察了额外的生理终点，包括学习的其他方面、男性的肤色以及男性吸引女性注意力的能力
与对照组相比，暴露在铅环境中的雄性鸣禽发出的歌曲质量较差
经过进一步检查，研究人员还发现，他们的大脑有更小的歌曲学习核，或中枢神经系统中的神经元群
除了歌曲质量差之外，铅处理过的雄性在色彩上也有差异
雄性斑马雀用舞蹈、脸颊贴片和明亮的喙来吸引雌性
铅暴露的雄性比对照组的雄性有更少的色调和红色饱和度的脸颊斑点
由于较差的歌曲质量和暗淡的色彩，雌性对铅处理过的雄性表现出较少的偏好，而雄性吸引配偶的能力受到了损害
这一发现尤其增加了暴露在环境毒物中的雄鸟降低繁殖成功率的可能性
然而，尚不清楚这是否会对野生鸣禽种群的繁殖和持续产生负面影响
历史上，研究主要集中在高环境毒物水平的短期后果，而不是长期暴露于低水平环境污染物的长期后果
“多年来我们已经知道，像加利福尼亚秃鹰这样的动物有因食用被铅弹杀死的动物而死亡的风险，”苏厄尔说
“我们的研究表明，接触低水平铅的野生动物可能会减少繁殖，这是维持健康野生种群的一个问题
我想起了雷切尔·卡森的《寂静的春天》中的一句话，“但是人是自然的一部分，他与自然的战争不可避免地是与自己的战争。”
" 展望未来，苏厄尔和他的团队将研究这些低水平的铅会损害学习和间接损害鸣禽繁殖成功的机制
合作者和全球变化中心的附属机构，弗吉尼亚理工大学神经科学学院的助理教授克里斯·汤普森，将协助研究检查铅是如何干扰神经生长并导致神经损伤的
全球变化中心主任威廉·霍普金斯说:“尽管几十年来人们都知道铅是有毒的，尤其是在早期发育阶段，但关于它破坏大脑的确切机制以及由此产生的功能结果(如沟通)仍知之甚少。”
“苏厄尔和她的同事们正在进行的工作将揭示这个普遍存在的环境问题，这个问题继续对人类和野生动物的健康和行为产生广泛的不利影响
" 苏厄尔还将与杰米·科尼利厄斯合作，他是俄勒冈州立大学的助理教授，正在研究生活在密歇根州弗林特市及其周边公园的鸣禽体内的血铅水平
苏厄尔的团队将在这些地点对野生鸟类进行更多的行为和生理测试
中央俄克拉荷马大学的生物学助理教授克里斯托弗·古德查尔德是这篇论文的第一作者
里维尔大学生物学助理教授米歇尔·贝克；萨姆·莱恩和艾萨克·凡迪斯特是生物科学系和IGEP全球变化界面的研究生；和弗兰基·切萨克，一个本科生神经科学研究员；都是合著者
他们所有的专业知识和辛勤工作对这项研究的发现至关重要
“对于这个项目来说，尽可能从这些鸟身上获取所有信息是非常重要的，”苏厄尔说
“我们观察了水中铅暴露对几个生理终点、神经系统结果以及学习和行为的影响
因此，让不同的人来领导这项研究的每一个组成部分是非常重要的
"
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