每到夏天，我们有时会看到湖泊或水库的水面被一层厚厚的绿色“油漆”覆盖，水体浑浊还伴有一股怪味。这就是让人头疼的“蓝藻水华”。
蓝藻的生命力极其顽强，一旦暴发，好像怎么捞都捞不尽。但大自然中有一个奇怪的现象：有时，这些铺天盖地的蓝藻会在短短几天内，突然自己“变白”并迅速消失，就像一支庞大的“军队”集体“阵亡”了。
这背后藏着什么秘密？针对这一现象，清华大学深圳国际研究生院陶益副教授、王潇雄副教授团队联合清华大学环境学院胡洪营教授团队，在微观层面取得了关键突破，相关研究成果于近日在线发表于国际学术期刊《科学》。
一把叫“铁死亡”的钥匙
过去，科学家们普遍认为，蓝藻“大军”的消退是一种“有计划、有秩序”的撤退，就像细胞在“凋亡”，过程比较缓慢。但上述团队发现，事情没那么简单。
“我在进行藻类试验时，观测到一个重要现象：当蓝藻细胞内的活性铁水平超过某一临界值后，细胞膜损伤加剧，细胞死亡速度显著快于预期。”团队成员、清华大学深圳国际研究生院博士生朱寅杰说。
一个叫“铁死亡”的概念进入了团队的研究视野。
“这是一种铁依赖性的细胞调节性死亡方式。”朱寅杰打了这样一个比方，“你可以把它想象成：细胞内部因为铁元素催化，发生了一场失控的‘火灾’（脂质过氧化链式反应），最终把细胞膜‘烧穿’，导致细胞死亡。”
从“自爆”到“传染”
研究进一步揭示了这场“火灾”的惊人传播方式：
先是“火种”被点燃，研究团队将其称作“原发性铁死亡”，即在高温、强光等环境压力下，蓝藻细胞内的铁离子变得异常活跃，像打火石一样，点燃了细胞膜上的油脂，产生大量能破坏细胞膜的活性过氧化产物。
更关键的是，死亡并不止步于单个细胞。相关活性物质还会作为“死亡信号”释放出来，诱发周围细胞发生同样的死亡过程，即“继发性铁死亡”。
实验数据显示，这种“继发性”死亡极其猛烈，能导致细胞种群内约45%的细胞经历严重的膜结构崩解，而经历“原发性铁死亡”的细胞种群内只有6%的细胞拥有崩解的膜结构。
团队成员在云南滇池开展采样工作（清华大学供图）
“这种差异解释了为什么蓝藻水华会出现种群层面的快速崩溃：‘死亡信号’一旦扩散，就会迅速引发整片区域的蓝藻种群崩溃，也解释了为什么蓝藻水华会‘突然消失’。”陶益介绍。
以“自然之道”治理“自然之害”
“这项研究的意义在于，它拓展了过去的传统认知，为我们‘师法自然’治理蓝藻水华提供了全新思路。”陶益进一步解释，“如果我们能弄清楚并操纵这种‘死亡信号’，就有可能在水华刚刚暴发时，就模仿自然界的这一过程，从源头上精准地‘引爆’并抑制它，而不是等水华形成后再费力去打捞。”
陶益（一排左三）与学生在污染河道治理现场（清华大学供图）
这比过去“被动应对”的思路前进了一大步，为守护我们的碧水清波带来了新的希望。目前，团队正努力将这项实验室里的发现，转化为能在真实环境中应用的技术。
来源：光明日报