| 前言 | 图宾根大学的一个研究团队发现，欧洲河流中大部分草甘膦可能并非如之前所认为的那样来自除草剂，而是可能源自于洗涤剂中的添加剂。 文章的最后也为大家介绍一下草甘膦最为除草剂的分子生物学基础！ |
物理和理论化学研究所的卡罗琳·胡恩教授及其同事来自地质和环境中心，对欧洲和美国水保护机构的数据进行了分析。该研究已发表在《水研究》杂志上。
到目前为止，草甘膦作为农业除草剂的使用被认为是其在全球水体中存在的主要原因。然而，欧洲的减排措施并未导致环境中草甘膦的明显减少。胡恩教授的研究表明，另一个来源已被忽视了数十年。这一假设是，某些用于洗衣粉的氨基多磷酸盐在污水处理厂的污泥中转化为草甘膦。
为了追踪草甘膦进入河流的途径，物理和理论化学研究所的工作组以及地球科学系的同事分析了主要来自德国、法国、意大利、瑞典、卢森堡、英国、荷兰和美国负责水保护机构的河流中草甘膦浓度的时间序列数据。其中一些数据集可追溯到 1997 年。研究人员在研究中纳入了约 100 个地点的数据。
该研究的起点是观察到欧洲河流中的草甘膦浓度具有明显的季节性，夏季浓度高，冬季浓度低。
然而，如果农业是主要来源，我们预计在春季和秋季的主要施用阶段以及降雨后，农业中的浓度会增加。草甘膦用于防止农业、住宅区和铁路轨道上不需要的植物生长。“在土壤和水中，草甘膦部分转化为氨基甲基膦酸 (AMPA)。这两种物质都可以通过降水迁移并进入河流，”胡恩说，她也是图宾根大学卓越战略的一部分，环境系统平台的发言人。
这种季节性特征是已知来自污水处理厂进入地表水的物质，例如药物和家用化学品。通过计算每天河流中运输的草甘膦量，可以从数据中得出相当稳定的输入量。农业来源的浓度峰值仅在欧洲极少数纯粹农业的测量点观察到。此外，其他除草剂的输入模式与草甘膦几乎相反。
因此，由图宾根地球科学家 Marc Schwientek 博士、Hermann Rügner 博士、Stefan Haderlein 教授以及化学博士生 Sarah Bieger 和 Lisa Engelbart 进行的研究表明，河流中草甘膦和 AMPA 的主要来源必须来自污水处理厂的废水。“对文献数据的调查显示，在欧洲所有检查的污水处理厂中都发现了草甘膦，其浓度全年非常稳定，”胡恩说。
来自家庭的来源？
“对数百万个单独值的详细分析表明，市政废水发挥了作用。研究结果还表明，我们需要在靠近家庭的地方寻找草甘膦来源，”胡恩说。研究人员认为，必须有一种与除草剂使用无关的主要输入来源，因为浓度模式无法用其他方式解释。“然而，如果我们假设我们看到的不是以前用作除草剂的草甘膦，而是由更大的物质形成的草甘膦，那么我们无法解释的数据就会消失，”分析化学家胡恩说。
研究人员根据他们的数据编制了一份标准清单，并确定了一种与草甘膦化学相关的物质，可以解决数据分析提出的所有问题。他们的假设是，草甘膦是氨基多磷酸盐的转化产物，氨基多磷酸盐在欧洲广泛使用，尤其是在洗衣粉中。
初步实验室测试现已完成，证实了污水处理厂中草甘膦由这种洗衣添加剂形成的假设。然而，也有好消息：“我们在模拟洗衣机中的条件时没有看到草甘膦的形成。”胡恩总结说，这些结果可能解释了为什么通过减少除草剂无法降低欧洲河流中的草甘膦污染。新的草甘膦来源必须在独立研究中得到验证。
当局必须讨论如何继续监测地表水，以及如何可能调节氨基多磷酸盐或提高污水处理中的消除率。“我们意识到我们的发现可能具有深远的影响，包括对工业和政策制定者以及如何改善地表水监测的影响。”
草甘膦的分子生物学？
草甘膦通过抑制目标酶 5-烯丙基邻苯丙酮酸-3-磷酸合酶 (EPSPs; EC 2.5.1.19) 的活性，进而阻断 shikimate 代谢途径。该途径在芳香族氨基酸生物合成中发挥重要作用。氨基酸供应不足会激活蛋白激酶 GCN2，而未载荷的 tRNA 则是激活 GCN2 的关键因素。GCN2 酶会磷酸化真核翻译起始因子 2 (eIF2α) 的 α 亚基，从而抑制 eIF2γ-GDP 向 eIF2γ-GTP 的转化。这一过程阻碍了翻译起始环节的循环，最终抑制蛋白质合成。
酵母中，eIF2α 的磷酸化不仅会导致蛋白质合成普遍下降，还会启动对 GCN4 的选择性翻译。GCN4 mRNA 上游存在着短的开放阅读框 (ORF)，其翻译产物是一种转录因子。当氨基酸供应不足时，GCN4 的翻译被激活，该转录因子能够启动氨基酸合成基因的表达，帮助细胞从胁迫中恢复。这种调控反应被称为一般氨基酸调控 (GAAC)。
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