生態(tài)環(huán)境狀況越來越受到人們的關(guān)注,越來越多的化學(xué)合成物在改善人們生活的同時(shí)也帶來對環(huán)境的危害,進(jìn)而影響我們的健康。對于環(huán)境中存在的這些有害物質(zhì),必需有效、及時(shí)地進(jìn)行監(jiān)測。
對環(huán)境污染物的傳統(tǒng)檢測方法包括基于化學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)原理的多種方法?;瘜W(xué)檢測法如氣相色譜、液相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用、液質(zhì)聯(lián)用等方法,可以對測定目標(biāo)物進(jìn)行定性定量測定,并鑒定其化學(xué)結(jié)構(gòu),但大部分化學(xué)方法需要專業(yè)技術(shù),消耗時(shí)間和經(jīng)費(fèi)較多,一般一次只能測定一種目標(biāo)物,且不能反應(yīng)污染物毒性的大??;物理檢測法如激光、雷達(dá)等,適合對大氣和大面積水面污染進(jìn)行遙測,但目前的方法設(shè)備較重、價(jià)格昂貴、結(jié)果分析復(fù)雜;生物檢測法如水蚤、魚、植物根系細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞、細(xì)菌等,測定的是環(huán)境污染物的毒性效應(yīng)或多種污染物的綜合、協(xié)同毒性,在污染物毒性篩查,特別是液體檢測樣品毒性檢測方面,具有敏感、快速、耗資少等特點(diǎn),但不能直接鑒定污染物化學(xué)結(jié)構(gòu)。在已知污染物檢測方面,化學(xué)方法準(zhǔn)確可靠;在未知毒物監(jiān)測、特別是水質(zhì)在線監(jiān)測方面,生物檢測具有天然優(yōu)勢。針對傳統(tǒng)生物毒性檢測方法的不足,發(fā)光細(xì)菌法作為一種新型生物毒性監(jiān)測技術(shù)正在廣泛應(yīng)用,引起了廣大環(huán)??蒲泄ぷ髡叩年P(guān)注。
發(fā)光細(xì)菌為何物?
夏天的夜晚螢火蟲一明一暗的發(fā)光是人們很早就認(rèn)識的自然生物現(xiàn)象。這類非常奇特的能夠發(fā)光的生物,除了螢火蟲之外,在自然界中還有不少,甲殼類、放射蟲類、直至細(xì)菌,也有能發(fā)出可見光的種類,而且已知的有十余種,我們把這些天然存在,在正常生理?xiàng)l件下能夠發(fā)射可見熒光的細(xì)菌,統(tǒng)稱為“發(fā)光細(xì)菌”。
大多數(shù)發(fā)光菌為直的桿菌,兩端鈍圓,也有彎曲呈弧狀的,也有的桿菌較短,呈球桿狀。它們一般單個(gè)存在,不聚集在一起。由于有鞭毛,所以它們可以自由地游動(dòng)。有的發(fā)光細(xì)菌僅有一根鞭毛,很象蝌蚪;有的一端有數(shù)根鞭毛,少數(shù)種類有周生鞭毛。不同種屬的發(fā)光細(xì)菌大小略有差異,且處于不同生長期的細(xì)胞大小也有不同。一般菌體長約1.5~4μm,寬約0.5~0.8μm。由于發(fā)光細(xì)菌形體微小,肉眼根本看不見它們,因此單個(gè)細(xì)菌所發(fā)出的光也極微弱,肉眼當(dāng)然也看不見的。但是,當(dāng)發(fā)光細(xì)菌成千上萬地生長聚集在一起,如果聚成一小點(diǎn)或一小片,則就可以在黑暗的環(huán)境中看到這一小點(diǎn)或一小片綠熒熒的光。如果發(fā)光菌在某個(gè)物體表面長成一片,則在黑暗可以看到一片熒熒綠光。如果發(fā)光細(xì)菌在某種水體里生長繁殖,經(jīng)過一段時(shí)期,局部水體里的發(fā)光細(xì)菌達(dá)到一定的數(shù)量時(shí),就會(huì)使這個(gè)水體發(fā)出綠熒熒的熒光,在黑暗的環(huán)境中清晰可辨,其亮度有時(shí)甚至可以照亮周圍的物體。海洋中就會(huì)有這種現(xiàn)象發(fā)生,海水整個(gè)都變成綠色的發(fā)光體,閃現(xiàn)著綠熒熒的波浪,這就是所謂的“海火”。當(dāng)然,畢竟發(fā)光細(xì)菌所發(fā)光的亮度是很低的,因此只有在黑暗的環(huán)境中才能看到它們的發(fā)光,在白天光線較亮的地方是看不到它們發(fā)光的。
海洋是發(fā)光細(xì)菌的主要棲息地,絕大部分的發(fā)光細(xì)菌無論從數(shù)量或種類來看,都是海洋性的,僅有少數(shù)是淡水型或陸地生存的。目前已經(jīng)命名的發(fā)光細(xì)菌共有18種。其中霍亂弧菌(Vibriochole rea)和我國學(xué)者在青海湖唯一的一種無鱗魚——裸鯉體表分離得到的青?;【?V.qi n g haiensis)為淡水發(fā)光細(xì)菌,光桿菌屬(Photorhabd us)為陸生發(fā)光細(xì)菌,其余皆為海洋發(fā)光細(xì)菌。海洋發(fā)光細(xì)菌的最主要特征就是需要高滲透壓、高鹽度的環(huán)境以及對Na離子的依賴:必需有一定濃度的Na離子存在的外界條件下才能生長和發(fā)光,否則就不能生長更不會(huì)正常發(fā)光。而淡水型或陸生型的發(fā)光細(xì)菌則不論有無Na離子,均能正常生長和發(fā)光。因此,對高鹽度(約3%)和Na離子的需要是海洋發(fā)光菌與非海洋發(fā)光菌的基本區(qū)分。
在自然狀態(tài)中,發(fā)光細(xì)菌有的是自由生存的,也有附著于海洋生物如魚、蝦、烏賊、魷魚等身體上生存的,更有生存在海洋生物的消化道內(nèi)的,這幾種情形中發(fā)光菌是營腐生或寄生生活。還有不少發(fā)光菌是與其他海洋動(dòng)物共生的。而且這些動(dòng)物往往形成專門的發(fā)光器官,其功能就是進(jìn)行發(fā)光照明。我們知道,發(fā)光菌與其共生的宿主往往是彼此互相適應(yīng)的,專一的。也就是說,在某種動(dòng)物體內(nèi)共生的發(fā)光菌也只能是某一個(gè)種的發(fā)光菌,其他種的發(fā)光菌是分離不到的。發(fā)光菌與其共生宿主的關(guān)系應(yīng)該是互利共生:發(fā)光菌因宿主提供營養(yǎng)而在其中生存,而宿主則可以利用發(fā)光取食或避敵。但不少種類的發(fā)光菌是致病菌,例如哈維氏弧菌可致養(yǎng)殖的蝦生病死亡,發(fā)光光桿菌則寄生于線蟲體內(nèi),這些線蟲可感染鱗翅目昆蟲并致昆蟲死亡,有時(shí)這些昆蟲尸體還會(huì)發(fā)光。




