1.海洋微生物的產(chǎn)毒機(jī)理

微生物產(chǎn)毒的機(jī)理一直是人們探索的目標(biāo)，人們對(duì)它的了解至今仍非常有限。從微生物自身來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生毒素可能是微生物在適應(yīng)環(huán)境時(shí)的一種生理反應(yīng)，或者說(shuō)是為了在生存競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)而產(chǎn)生的武器。因?yàn)樵S多毒素是微生物在非正常生理?xiàng)l件下，或者受到環(huán)境脅迫時(shí)才產(chǎn)生，可涉及相關(guān)基因的表達(dá)。但作為一種次級(jí)代謝產(chǎn)物，也有學(xué)者認(rèn)為毒素的產(chǎn)生可能是微生物正常的生理過(guò)程，產(chǎn)生毒素是其調(diào)節(jié)自身生長(zhǎng)和生理狀態(tài)的結(jié)果。巨大鞘絲藻（Lyngbyamajuscula）次級(jí)代謝產(chǎn)生的多種化學(xué)結(jié)構(gòu)的毒素就涉及其基因簇的不同生理表達(dá)。然而有些產(chǎn)生毒素的微生物，本身并不具有相關(guān)的基因，卻具有相關(guān)毒素轉(zhuǎn)化的酶，所謂產(chǎn)毒，實(shí)際是一個(gè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程。而有些微生物的毒素成分就是其自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的一部分。還有人認(rèn)為毒素并非微生物必需和必然的代謝產(chǎn)物，其生物合成是不可預(yù)測(cè)的，如在微藻的研究中發(fā)現(xiàn)，同一地區(qū)、同一藻種中有毒和無(wú)毒的品系可以同時(shí)存在。從環(huán)境因素來(lái)說(shuō)，微生物產(chǎn)生毒素時(shí)受到多方面因素的影響，如營(yíng)養(yǎng)條件、pH、溫度、生長(zhǎng)狀態(tài)、其他生物影響等。研究表明，塔瑪亞歷山大藻毒素的產(chǎn)生受營(yíng)養(yǎng)鹽消耗、pH 變化、藻細(xì)胞的個(gè)體生化水平、生長(zhǎng)速率、溫度和培養(yǎng)周期等多種因素影響。因此，微生物產(chǎn)毒誘因及其產(chǎn)毒機(jī)制非常復(fù)雜，有待人們進(jìn)一步研究。

2.河鲀毒素的微生物合成

自1909年日本人田原良純從河鲀卵巢中提取出TTX粗品到現(xiàn)在為止，已經(jīng)從種系相距很遠(yuǎn)的動(dòng)物中分離得到TTX，如1964年美國(guó)Mosher等從加州蠑螈中分離得到非河鲀魚(yú)的TTX；1975年，Kim等從哥斯達(dá)黎加的斑足蟾屬的Atelopus varius、A.ambulalorius、A.chiriquiensis等箭毒蛙的皮膚中測(cè)到TTX；另外，蝦虎魚(yú)，蘭斑章魚(yú)、娑羅法螺等軟體動(dòng)物，花紋愛(ài)潔蟹等中均出現(xiàn)了TTX。

現(xiàn)在的研究證明，在TTX的來(lái)源上，細(xì)菌和陸生、水生動(dòng)物緊密相連，已分離出一系列產(chǎn)TTX的海洋細(xì)菌。Kugure等從4種毛顎動(dòng)物中分離到34株弧菌屬海洋細(xì)菌，其培養(yǎng)物和胞外產(chǎn)物均可阻斷Na ＋通道，經(jīng)組織培養(yǎng)法及高效液相色譜等方法證實(shí)該產(chǎn)物為T(mén)TX。由此可見(jiàn)，合成TTX的細(xì)菌具有多樣性。經(jīng)調(diào)查，近岸和深海的海洋沉積物樣品中均含有相當(dāng)高濃度的TTX，分析確定這些TTX為沉積物中的多種細(xì)菌產(chǎn)生，如芽孢桿菌屬、微球菌屬、不動(dòng)桿菌屬等。目前，已從多種海洋動(dòng)物如蟲(chóng)紋東方鲀、多棘槭海星、馬蹄形蟹等分離出產(chǎn)TTX細(xì)菌。

圖3-2　粘質(zhì)沙雷氏菌產(chǎn)生的TTX的高效液相色譜（HPLC）檢測(cè)

近年對(duì)產(chǎn)TTX的細(xì)菌有較多的報(bào)道，Myoung-Ja Lee等人從河鲀魚(yú)Takifugu vermicularis radiatus中分離出了一株弧菌標(biāo)本，具有產(chǎn)TTX的能力，并推測(cè)認(rèn)為河鲀魚(yú)的TTX毒性與細(xì)菌的TTX積累有關(guān)。清華大學(xué)的Wu Zhenlong等人也從渤海的河鲀魚(yú)內(nèi)臟中分離出了產(chǎn)TTX的細(xì)菌、放線菌和弧菌等。江南大學(xué)嚴(yán)群等則從粘質(zhì)沙雷氏菌（Serratiamarcescens）的發(fā)酵液中分離出TTX，經(jīng)HPLC檢測(cè)及老鼠活性檢測(cè)出具有TTX毒性（圖3-2）。我國(guó)香港理工大學(xué)余振輝先后從河鲀魚(yú)的卵巢、皮膚和腸道分離出三株產(chǎn)河鲀毒素的細(xì)菌（表3-5），菌株鑒定分別為糞堿纖維單胞菌（Cellulomonas fimi）、粘質(zhì)沙雷氏菌（Serratiamarcescens）和約氏不動(dòng)桿菌（Acinetobacter johnsonii），這3種微生物可分別在一定條件下產(chǎn)生TTX，其毒素含量分別為105.3、100.1以及78.3mU/mL。

表3-5　分離自河鲀的三株可產(chǎn)生TTX的微生物