메뉴
BL
404 Media 40일 전

연어에게 코카인을 투여하자 벌어진 일

IMP
6/10
핵심 요약

최근 스웨덴 연구진이 야생 대서양연어에게 환경 오염 수준의 코카인과 그 대사산물을 노출시킨 결과, 정상적인 연어에 비해 최대 1.9배까지 이동 거리가 크게 증가한다는 사실을 확인했습니다. 특히 인체에서는 비활성 물질로 알려진 코카인의 주요 대사산물인 벤조일에크고닌이 연어의 뇌에 축적되어 가장 강력한 행동 변화를 유발한 점이 주목받았습니다. 이 연구는 인간의 마약 남용이 수생태계에 유입되어 야생 동물의 생태적 행동 패턴을 교란할 수 있음을 야생 환경에서 최초로 증명했다는 점에서 큰 의미를 갖습니다.

번역된 본문

🌘 404 Media의 뉴스레터 'The Abstract'를 구독하시면 이번 주 가장 흥미롭고 놀라운 과학 뉴스와 연구들을 만나보실 수 있습니다.

실험실 환경이 아닌 야생 환경에서 코카인이 어류에 미치는 영향을 관찰한 최초의 연구에 따르면, 코카인에 노출된 연어는 노출되지 않은 물고기보다 더 멀리 헤엄치고 행동 방식도 다르게 나타났습니다.

전 세계의 많은 수역은 인간이 소비한 뒤 하수 시스템으로 배출된 다양한 합법 및 불법 물질로 오염되어 있습니다. 전 세계적인 코카인 수요가 급증함에 따라, 코카인의 주요 대사산물인 벤조일에크고닌(Benzoylecgonine)을 포함한 이 마약의 흔적이 호수와 강으로 유입되어 대서양연어와 같은 야생 동물에게 흡수될 수 있습니다.

실험실 조건에서 수행된 이전 연구들은 이미 수생 종의 행동 변화와 코카인 노출 사이의 연관성을 밝힌 바 있지만, 야생 어류를 대상으로 이러한 관계를 탐구한 적은 단 한 번도 없었습니다. 이제 과학자들은 월요일(현지 시간) 'Current Biology'에 발표된 연구를 통해, 코카인과 벤조일에크고닌이 "노출된 대서양연어(생태학적, 경제적으로 매우 중요하며 보전 가치가 높은 종)의 뇌에 축적되어 야생에서 이들의 이동 및 공간 활용 방식을 교란할 수 있음"을 입증했습니다.

"우리는 과학 문헌의 커다란 공백에서 영감을 얻었습니다. 코카인 오염이 동물 행동에 미치는 영향에 대해 알려진 거의 모든 것은 실험실 환경에서 수집된 데이터에 의존하고 있었습니다." 스웨덴 농업과학대학교의 야생, 어류 및 환경 연구 부서 부교수이자 이 연구의 공동 저자인 마이클 베트람(Michael Bertram)이 404 Media에 보낸 이메일에서 말했습니다.

그는 이어서 "우리는 환경적으로 현실적인 수준의 코카인과 그 주요 대사산물인 벤조일에크고닌에 노출되는 것이 실제 생태 및 환경 조건에서 야생 물고기의 이동 방식을 실제로 변화시키는지 알고 싶었습니다."라고 덧붙였습니다.

이러한 지식의 격차를 해소하기 위해 베트람과 그의 동료들은 부화장에서 2년 동안 사육된 100마리 이상의 대서양연어 치어(Smolt)를 구했습니다. 연구팀은 이들을 각각 35마리씩 세 그룹으로 나누고, 모든 물고기에 이식 추적 태그를 부착했습니다.

'코카인 그룹'은 코카인이 서서히 방출되는 화학 이식물을 받았고, '대사산물 그룹'은 서방형 벤조일에크고닌 이식물을 받았으며, 세 번째 '대조군'은 화학 물질이 없는 가짜 이식물을 부착했습니다. 이 세 그룹은 2022년 4월 12일 스웨덴 베테른 호수 남서쪽의 같은 장소에서 이 실험에 참여하지 않은 200마리의 다른 치어와 함께 동시에 방류되었습니다.

약 두 달에 걸쳐 진행된 실험 결과, 물질에 노출된 그룹은 대조군보다 훨씬 더 많이 이동했으며, 특히 대사산물 그룹의 움직임이 가장 두드러졌습니다. 이들은 노출되지 않은 치어보다 주당 1.9배 더 멀리 이동했습니다.

베트람은 "우리는 오염 물질 노출이 연어의 이동에 영향을 미칠 것이라고 예상했지만, 관찰된 변화의 규모는 여전히 우리를 놀라게 했습니다. 가장 강력한 반응은 이동량이 거의 두 배 증가한 것이었으며, 가장 예상치 못한 결과는 코카인 자체가 아니라 코카인의 주요 대사산물인 벤조일에크고닌이 가장 명확한 효과를 생성했다는 것입니다."라고 말했습니다.

실제로 연구에 따르면 8주간의 실험 마지막 두 주 동안 대사산물 그룹은 대조군보다 주당 거의 9마일(약 14.5km)을 더 헤엄친 반면, 대조군은 그 시점에서 더 자리를 잡고 안정된 모습을 보였습니다.

연구팀은 논문에서 "우리가 아는 한, 이것은 수생태계에서 흔히 발견되는 환경적 수준의 코카인 대사산물이 야생 어류의 공간 활용과 수영 활동을 변화시킬 수 있음을 보여준 최초의 사례"라고 밝혔습니다.

벤조일에크고닌은 인체에서 정신활성이 없는 비활성 물질로 간주되지만, 왜 대사산물 그룹이 그토록 안절부절못했는지(이동량이 급증했는지)에 대해서는 아직 명확하지 않습니다. 이 화합물은 간에서 만들어져 소변으로 배출되는 코카인의 수명이 긴 부산물로, 일반적인 약물 검사에서 가장 쉽게 찾을 수 있는 생체 표지자입니다. 이 대사산물이 아가미와 혈액-뇌 장벽을 통과하는 데 있어 어떤 예상치 못한 메커니즘을 작동시킬 가능성이 있다는 것은 수생태계 오염이 야생 동물에 미치는 영향에 대한 새로운 경고음이 되고 있습니다.

원문 보기
원문 보기 (영어)
🌘 Subscribe to 404 Media to get The Abstract , our newsletter about the most exciting and mind-boggling science news and studies of the week. Salmon exposed to cocaine swim farther and behave differently than unexposed fish, according to the first study to observe the effects of cocaine on fish in the wild rather than a laboratory setting. Many waterways around the world are contaminated with a host of legal and illegal substances that are consumed by humans and then excreted into sewage systems. As global demand for cocaine skyrockets, traces of the drug—including its main metabolite, benzoylecgonine—are flowing into lakes and rivers where they can be absorbed by wildlife, such as Atlantic salmon. Previous research in laboratory conditions has already linked cocaine exposure to behavioral changes in aquatic species, but this connection has never been explored in fish in the wild. Now, scientists have demonstrated that cocaine and benzoylecgonine “can accumulate in the brains of exposed Atlantic salmon—an ecologically and economically important species of high conservation concern—and disrupt the movement and space use of these fish in the wild,” according to a study published on Monday in Current Biology . “We were motivated by a major gap in the scientific literature: almost everything that was known about the impacts of cocaine pollution on animal behaviour relies on data that has been collected in laboratory settings,” said Michael Bertram, an author of the study and an associate professor in the department of wildlife, fish, and environmental studies at the Swedish University of Agricultural Sciences, in an email to 404 Media. “We wanted to know whether environmentally realistic exposure to cocaine and its major metabolite, benzoylecgonine, actually changes how fish move in the wild under real ecological and environmental conditions,” he continued. To fill this knowledge gap, Bertram and his colleagues obtained more than a hundred Atlantic salmon “smolts”—the term for young fish—that were raised in a hatchery until they were two years old. The team divided them into three groups of 35 fish each and equipped every fish with an implant and tracking tags. The “cocaine group” received a slow-release chemical implant of cocaine, the “metabolite group” received a slow-release benzoylecgonine implant, and a third “control group” carried a dummy implant with no chemicals. The three groups were released simultaneously on April 12, 2022 at the same site on the south-western side of Lake Vättern in Sweden, alongside 200 other smolts that were not involved in this experiment. Over the course of roughly two months, the exposed groups moved much more than the control group, especially the metabolite group; they traveled 1.9 times farther per week than the unexposed smolts. “We expected an effect of contaminant exposure on the movement of salmon, but the scale of the changes seen still surprised us,” Bertram said. “The strongest response was close to a two-fold increase in movement, and the most unexpected result was that benzoylecgonine, the main metabolite of cocaine, produced the clearest effect rather than cocaine itself.” Indeed, the study found that the metabolite group swam almost nine miles farther per week than the control week in the final two weeks of the 8-week experiment, whereas the control group was more settled down by that point. “To the best of our knowledge, this is the first demonstration that environmental levels of a cocaine metabolite that is commonly found in aquatic ecosystems can alter the space use and swimming activity of fish in the wild,” the team said in the study. It’s not clear why the metabolite group was so restless, given that benzoylecgonine is considered psychoactively inactive in humans. The compound is a long-lived byproduct of cocaine made by the liver and excreted in urine, which makes it the easiest biomarker to look for in a typical drug test. The possibility that this metabolite may have a greater impact on some species in the wild is disturbing, in part because it is frequently found in higher concentrations in natural environments than its parent compound (cocaine). “The results suggest that benzoylecgonine may be more biologically important than it is often assumed to be,” Bertram said. “Our findings raise new questions about whether metabolites can sometimes be as disruptive as, or even more disruptive than, the parent compound in aquatic wildlife.” The team emphasized that much more research is required to understand the pressures that cocaine and other substances might be introducing both to individual species and to whole ecosystems. “The next steps are to work out the mechanisms by which cocaine and its metabolite disrupt behaviour and movement in fish in the wild, test how general this effect is across other species and systems, and use higher-resolution tracking to see whether these movement changes affect predation risk, migration, reproduction, or survival,” Bertram said. “That is really the key question now: not just whether behaviour changes, but what those changes mean ecologically.” For example, this particular study focused on hatchery-raised smolts that were released into the wild, but future studies could test out the effects of these contaminants on fully wild populations as well, which have their own unique behavioral characteristics. Unraveling the effects of these human-sourced substances is even more urgent given that the global use of illicit drugs increased by roughly 20 percent over the last decade, suggesting that “the environmental impact of these substances is likely to grow,” according to the study. “The behaviour and movement of wildlife underpin habitat use, feeding, predator exposure, and population connectivity, so altering these processes could have wider consequences for food webs and population dynamics,” Bertram concluded. “For species already under pressure, an added stressor like this could be highly detrimental, although the long-term effects on fisheries and ecosystems still need to be tested directly.”