The cells from hell

The cells from hell

Recently, an international team of biologists met to discuss what they believe is a global crisis in the sudden appearance of strange marine microorganisms capable of poisoning not just fish but people too.

In the mid-1980s, fishermen in North Carolina, on the eastern coast of the United States, began complaining about mysterious fish kills. They were convinced that pollution was responsible but nobody would listen. That changed in 1988 after an accident at. a research center. Tank after tank of fish suddenly died. Researchers spotted an unknown microorganism in the water. It was later named pfiesteria.

Pfiesteria belongs to a prehistoric group of algae that are part plant, part animal. They are called dinoflagellates after the liny whips or flagella that propel them through the wafer. Magnified a thousand limes they are some of the strangest and most beautiful creatures in the sea. They are at the bottom of the food chain but, to deter fish from swallowing them, some have evolved powerful toxins.

As the researchers were to discover, pfiesteria doesn’t just discourage fish. It actively hunts them, then eats them. Fish are one of its preferred foods but one of the intriguing things about pfiesteria is that it will eat everything from bacteria to dead plant and animal remains all the way up to mammalian tissues. So its food spans the entire food web of an estuary. Gradually the researchers realised that nothing in the water was safe from pfiesteria. It could harm humans too. A mis-directed air-conditioning duct from a room containing the toxins nearly killed one of the researchers. He suffered a host of symptoms ranging from profuse sweating, tingling hands and feet, to liver and kidney problems, as well as memory

As the research intensified, some startling discoveries were made. In tanks, pfiesteria was quite content to behave like a plant and photosynthesize. However, when fish were added, a dramatic transformation occurred, pfiesteria switched to attack mode. In a matter of minutes it changed shape and secreted a toxin. The fish quickly became disorientated and within five minutes all were dead. Pfiesteria changed shape again and devoured them. When it had had its fill, it vanished. No one had ever seen an organism do this.

Initially scientists believed this was part of a natural cycle, but on closer examination, it seemed pollution was to blame. When the water containing the biggest fish kills was analysed, scientists found high levels of pollution. But this is just one of the factors that can boost the transformation in pfiesteria. Others include large numbers of fish travelling together which feed in poorly flushed places with a lot of algae to eat and other rich food sources. That is the perfect habitat for pfiesteria.

But pfiesteria is not the only concern. In the oceans all around the world similar kinds of algae are now materialising and turning toxic. In the last decade these algal blooms¹ have poisoned sea-lions in California, caused catastrophic fish kills in the Pacific, the Mediterranean and the North Sea, and devastated the shellfish industry in New Zealand. Researchers from forty-seven nations met recently to share the latest information about harmful algal blooms. They heard about new kinds of toxins and discussed possible links between algae and whale standings. But what dominated the proceedings was news that toxic algae are spreading to new shores in ballast water carried by ships.

That may have already happened in Australian waters. A tuna kill in 1996 cost fish farmers an estimated $45 million. The official explanation was that a storm was to blame. But there were also reports of orange-brown streaks in the water. When a water sample was examined, it was found to be teeming with an alga never before seen in Australia, called chattonella. The same chattonella killed half a billion dollars’ worth of fish in Japan in 1972.

This toxin was also present in the livers of the dead tuna.

Tế bào đến từ địa ngục

Gần đây, một nhóm các nhà sinh vật học quốc tế đã nhóm họp để thảo luận về một cuộc khủng hoảng toàn cầu trong bối cảnh có sự xuất hiện đột ngột của các vi sinh vật biển kỳ lạ có khả năng nhiễm độc không chỉ cá mà cả con người.

Vào giữa những năm 1980, ngư dân ở Bắc Carolina, trên bờ đông của Hoa Kỳ, bắt đầu lên tiếng về những vụ cá chết bí ẩn. Họ tin rằng ô nhiễm chính là nguyên nhân nhưng không ai chịu lắng nghe. Điều này đã thay đổi vào năm 1988 sau một tai nạn tại một trung tâm nghiên cứu. Hết bể cá này đến bể cá khác bỗng dưng chết hàng loạt. Các nhà nghiên cứu phát hiện một vi sinh vật không xác định trong nước. Sau đó nó được đặt tên là pfiesteria.

Pfiesteria thuộc một nhóm tảo thời tiền sử mang đặc điểm của cả thực vật và động vật. Chúng được gọi là tảo hai roi (dinoflagellates) do chúng có những chiếc roi hay tiên mao lanh lợi đẩy chúng qua nước. Phóng to hàng nghìn lần, chúng là một trong những sinh vật kỳ lạ và đẹp nhất đại dương. Chúng nằm ở cuối chuỗi thức ăn nhưng để ngăn cá nuốt chửng chúng, một số loài đã phát triển độc tố cực mạnh.

Như các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra, pfiesteria không chỉ làm nản lòng những con cá. Nó còn tích cực săn cá, sau đó ăn thịt chúng. Cá là một trong những thức ăn ưa thích của nó nhưng một trong những điều hấp dẫn về pfiesteria là nó ăn mọi thứ, từ vi khuẩn đến xác động thực vật chết cho đến tận các mô của động vật có vú. Vì vậy, thức ăn của nó trải dài trên toàn bộ lưới thức ăn ở cửa sông. Dần dần các nhà nghiên cứu nhận ra rằng không có gì trong nước là an toàn khi có pfiesteria. Nó cũng có thể gây hại cho con người. Một ống dẫn điều hòa không khí bị điều chỉnh sai hướng từ một căn phòng chứa chất độc gần như đã giết chết một trong các nhà nghiên cứu. Anh ta bị một loạt các triệu chứng khác nhau, từ vã mồ hôi, ngứa ran ở tay và chân, đến các vấn đề về gan và thận, cũng như trí nhớ.

Khi nghiên cứu kỹ thêm, đã có một số khám phá đáng ngạc nhiên. Trong bể cá, pfiesteria khá bằng lòng hoạt động như thực vật và quang hợp. Tuy nhiên, khi thả cá vào, một sự biến đổi mạnh mẽ đã xảy ra, pfiesteria chuyển sang chế độ tấn công. Chỉ trong vài phút, nó đã thay đổi hình dạng và tiết ra một loại độc tố. Con cá nhanh chóng mất phương hướng và trong vòng năm phút, tất cả đều chết. Pfiesteria lại thay đổi hình dạng và nuốt chửng chúng. Khi đã ăn no, nó biến mất. Chưa ai từng thấy một vi sinh vật nào làm được điều này.

Ban đầu các nhà khoa học tin rằng đây là một phần của tuần hoàn tự nhiên, nhưng khi xem xét kỹ hơn, có vẻ như ô nhiễm chính là nguyên nhân. Khi phân tích nguồn nước có nhiều cá giết nhất, các nhà khoa học tìm thấy mức độ ô nhiễm cao. Nhưng đây chỉ là một trong những yếu tố có thể thúc đẩy sự biến đổi của pfiesteria. Những loài khác đi kiếm ăn theo đàn cùng nhau ở những nơi nước kém lưu thông có nhiều tảo để ăn và các nguồn thức ăn phong phú khác. Đó là môi trường sống hoàn hảo cho pfiesteria.

Nhưng pfiesteria không phải là mối quan tâm duy nhất. Trong các đại dương trên khắp thế giới, các loại tảo tương tự hiện đang hình thành và biến thành chất độc. Trong thập kỷ qua, những đợt tảo nở hoa¹ này đã gây độc cho sư tử biển ở California, gây ra thảm họa cá chết ở Thái Bình Dương, Địa Trung Hải và Bắc Hải, đồng thời tàn phá ngành động vật có vỏ ở New Zealand. Các nhà nghiên cứu từ 47 quốc gia đã gặp nhau gần đây để chia sẻ thông tin mới nhất về hiện tượng tảo nở hoa có hại. Họ đã nghe về các loại độc tố mới và thảo luận về mối liên hệ có thể có giữa tảo và tình trạng của cá voi. Nhưng điều chi phối vấn đề là tin tức rằng tảo độc đang lan ra các bờ biển mới do nước dằn của các con tàu.

Điều đó có thể đã xảy ra ở vùng biển Australia. Một vụ cá ngừ chết vào năm 1996 khiến người nuôi cá thiệt hại ước tính khoảng 45 triệu đô la. Lời giải thích cho nguyên nhân chính thức là do một cơn bão. Nhưng cũng có báo cáo về những vệt màu nâu cam trong nước. Khi một mẫu nước được kiểm tra, nó chứa đầy một loài tảo