幾十年來，朱迪·霍伊一直在蒙大拿州的家中經營一家獨立的野生動物康復中心，她以前還在這裡對被汽車撞死的鹿進行屍檢。在 20 世紀 90 年代末，她注意到一個奇怪的趨勢：許多鹿都有明顯的齙牙、右心室增大以及胸腺和陰囊受損或缺失。而且，這些鹿並非個例。“我們在所有大型獵物和家畜身上都看到了同樣的出生缺陷，”霍伊說，她在 2002 年的《環境生物學雜誌》上報告了她的觀察結果。她懷疑一種叫做新菸鹼類的新型農藥可能是罪魁禍首。
在霍伊的研究啟發下，南達科他州立大學的野生動物生態學家喬納森·詹克斯在 2015 年和 2016 年對這個想法進行了測試。他給圈養的鹿餵食了摻有吡蟲啉（最常用的新菸鹼類農藥）的水，並測量了其在各個器官中的含量。正如霍伊所見，脾臟中吡蟲啉含量較高的鹿確實有明顯的齙牙。真正讓詹克斯震驚的是，他在對照組動物體內也發現了吡蟲啉，這些動物並沒有被有意暴露於農藥之中。他的發現為越來越多的不祥跡象增添了新的證據，表明新菸鹼類農藥可能正在構成一種未被充分認識的健康和環境風險。
新菸鹼類農藥於 20 世紀 80 年代由拜耳公司開發，它們以致命的效率作用於昆蟲的神經系統，被認為是現有農藥的更安全替代品。它們被認為對脊椎動物的毒性較低，而且它們不是在田地裡廣泛噴灑，而是可以直接施用到種子中，或透過灌溉輸送並融入植物組織中，隨著植物的生長而進入植物體內，理論上最大限度地減少了它們擴散到環境中的可能性。但越來越多的研究正在挑戰這種模式，指出從蜜蜂到鹿等非害蟲物種受到了毒性影響，而且這種傳播超出了農田的範圍。與詹克斯合作並指導農業研究組織 Ecdysis 基金會的生態學家喬納森·倫德格倫說，施用到種子上的新菸鹼類農藥只有 2% 到 20% 進入了植物。“這就引出了一個問題，即其餘 80% 到 98% 的化學物質去了哪裡，”他說。“我們開始在環境的其他地方找到它們。我們在地表水中發現了它們。我們在未經處理的植物中發現了它們。”
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從麻雀到食物
詹克斯不確定他實驗中的對照組鹿是如何接觸到吡蟲啉的，但他懷疑它們可能吃了它們飼養地旁邊的田地裡的植被，或者它們以穀物為主的飼料可能用農藥處理過。他指出，美國 90% 的玉米和 50% 的大豆都用新菸鹼類農藥處理過。這些化學物質的設計目的是隨著時間的推移在處理過的植物中減少，但詹克斯說它們的半衰期長達 1400 天，這意味著每年對農作物施用農藥可能會導致新菸鹼類農藥在環境中積累。“在實驗研究中使用的任何家庭飼料都可能導致汙染，”他說。這些農藥也是水溶性的，這就是為什麼它們可以透過灌溉輸送到生長中的植物中，但也意味著徑流可以將它們帶到湖泊和河流中。詹克斯說，他的研究於 3 月份發表在《科學報告》上，是首次對吡蟲啉對大型哺乳動物的影響進行實驗性研究。新菸鹼類農藥對脊椎動物的更廣泛影響才剛剛開始被瞭解。
薩斯喀徹溫大學的生態毒理學家克里斯蒂·莫里西沒有參與詹克斯的研究，她說新菸鹼類農藥的暴露對遷徙鳴禽有令人不安的影響。 2017 年，莫里西在《科學報告》研究中表明，給白冠麻雀餵食吡蟲啉會導致它們失去高達四分之一的體重，而在長途遷徙過程中，每毫克都很重要。此外，麻雀在暴露後數週內也無法找到正北方。莫里西說，在安大略省南部捕獲的遷徙麻雀中有很大比例的血液中可檢測到新菸鹼類農藥。“含量很低，但表明汙染廣泛，”她說。“這些化學物質正在進入更廣泛的食物鏈……而且它們對許多物種並非無毒。”其他研究已經開始在野生猛禽、齧齒動物、魚類、蜥蜴和青蛙體內檢測到新菸鹼類農藥；生物學家懷疑這些動物透過多種方式暴露於農藥，包括食用處理過的種子或受汙染的獵物，或接觸受汙染的田地徑流。
新菸鹼類農藥也出現在人類食物中。 2018 年《環境科學與毒理學》上的一項評論發現，美國國會自助餐廳中提供的一半以上的水果和蔬菜都含有新菸鹼類農藥，儘管其含量處於美國環境保護署認為可接受的水平基於對齧齒動物的研究（美國環保署用於測試農藥毒性的標準做法）。 1 月份發表在《環境健康》上的一項研究發現，甚至在一些經過認證的有機水果和蔬菜中也發現了新菸鹼類農藥，這可能是由於產品貼錯標籤、收穫後汙染或風力傳播的農藥漂移。
但這些農藥對人類的毒性程度科學家尚不清楚，部分原因是直到最近他們還缺乏在人體中檢測此類化學物質或其副產品的分析能力，喬治華盛頓大學的公共衛生研究員梅麗莎·佩裡說。“在過去的 15 年裡，我們逐漸瞭解到許多農藥可以模擬激素，從而影響人類內分泌系統的活動，”她說。“由於對新菸鹼類農藥對人類健康的影響的研究非常有限，它們是否具有人類內分泌活性尚不清楚。”
據拜耳作物科學公司環境安全部門主管大衛·費舍爾稱，當今的環境測試方法更加敏感，而且檢測到的農藥含量並無害。不過，倫德格倫反駁說，即使含量很低，“新菸鹼類農藥對蜜蜂的毒性也比 DDT [二氯二苯三氯乙烷，一種美國環保署在 20 世紀 70 年代禁止使用的農藥]高出 5,000 到 10,000 倍。”費舍爾還說，詹克斯和倫德格倫在他們的實驗中使用的濃度高於當前的環境濃度，詹克斯對此欣然承認。但詹克斯和他的同事發現，一些野生鹿體內的吡蟲啉濃度甚至高於他們實驗中的鹿，這表明環境濃度可能會有所不同。
重新思考農藥
詹克斯和其他人正在研究新菸鹼類農藥對其他物種的影響，以便更好地瞭解該問題的潛在範圍。在目前對雉雞的研究中，詹克斯再次在他的對照組動物體內發現了汙染；他測試了它們的飼料，並將其確定為可能的來源。其他研究人員已經開始呼籲進行生物監測和大規模流行病學研究，以確定新菸鹼類農藥對人類健康的影響；疾病控制與預防中心最近建立了分析方法，以研究尿液中是否存在農藥，作為國家健康與營養調查的一部分，該調查是對美國人醫療和飲食狀況的廣泛調查。馬里蘭大學的環境健康科學家德文·佩恩·斯圖吉斯說，NHANES 研究“將填補新菸鹼類農藥生物監測方面的一個重要資料空白”。
很大程度上是因為新菸鹼類農藥已被證明對蜜蜂（對植物授粉至關重要）具有致命性，一些政府已經開始限制其使用。 2018 年，歐盟擴大了對包括吡蟲啉在內的三種新菸鹼類農藥的禁令。在美國，眾議員厄爾·布盧梅瑙爾（俄勒岡州民主黨人）在 2 月份重新提出了立法，以限制吡蟲啉和其他新菸鹼類農藥的使用，並指示美國環保署建立一個“授粉者保護委員會”，該委員會將讓養蜂人、農民和環保人士參與農藥毒性審查。
莫里西說，問題不像禁止一種或另一種農藥那麼簡單。“更大的問題是，我們已經對使用農藥來處理一切習以為常，”她說。倫德格倫說，諸如再生農業（一種由 Ecdysis 基金會倡導並促進生物多樣性以幫助利用有益昆蟲控制害蟲的方法）之類的替代方法已經可用，並且可以擴充套件到商業農業。但他補充說，有意義的改變必須來自基層努力。“我認為歷史上這類正規化轉變不一定來自政府或大學；它們來自決定做出改變的基層民眾，”他說。“在我們的食物系統中，誰需要做出這種改變？是農民、養蜂人、消費者。他們需要要求更好的東西。”