在温暖的夏季，伊利湖的水中，蓝藻或称为蓝绿藻，可能会失控繁殖，产生藻华，从而以有害的速度释放毒素，危害野生动物和人类健康。
目前，密歇根大学的研究人员已经确定了产生这些毒素的生物：一种名为Dolichospermum的蓝藻。
有害的藻华（HABs）可以由不同类型的蓝藻组成，这些蓝藻可以产生不同类型的毒素。了解哪种蓝藻产生哪种毒素，可以帮助科学家追踪和应对有害的藻华。
2014年的一次藻华产生了一种名为微囊藻毒素的毒素，严重威胁了托莱多的饮用水供应。在2007年，科学家首次在伊利湖中检测到一种名为麻痹性毒素的强效毒素的证据，但他们不确定是哪种生物产生的。麻痹性毒素是一组密切相关的神经毒素，是已知的最强效的天然毒素之一。
“了解是哪种生物产生了毒素的主要优点在于，可以帮助我们理解导致毒素产生的条件——也就是说，是什么条件使这些生物成功，”地球与环境科学及环境与可持续发展教授Gregory Dick说。“这样的信息可以帮助指导政策和管理，尽管在这一案例中我们仍然有很长的路要走。”
为了识别蓝藻，密歇根大学的研究人员在湖中藻华发生时采集了样本。然后，第一作者Paul Den Uyl使用了一种称为“霰弹”测序的方法。这种方法对给定湖水样本中的所有DNA进行测序。Den Uyl利用这些DNA序列拼凑出一个完整的基因组序列，然后在该序列中搜索编码麻痹性毒素的基因。
研究人员发现湖中有几种Dolichospermum的菌株，但只有部分菌株会产生麻痹性毒素。尽管他们不确定为什么有些菌株能产生毒素而其他的不能，研究人员尝试分析促进麻痹性毒素生产的环境因素。
为此，他们在每个季节从湖中的不同地点采集样本，并量化每个样本中与麻痹性毒素相关的基因的含量。研究人员倾向于在温水中发现更多的基因。
“这很有趣，因为我们确实知道湖泊正在随着气候变化而改变，”密歇根大学大湖研究合作所的科学家Den Uyl说。“随着湖泊的变暖，一个重要的问题是，这将如何改变生物群落，包括有害的蓝藻藻华？”
研究人员还发现，与麻痹性毒素生产相关的基因在氨的浓度较高的区域出现的可能性较小。他们认为这可能是因为Dolichospermum有一种特殊的适应性：它有一种基因，表明它可以以氮气的形式利用氮，而氮气在大气中很丰富——这不是很多生物能够做到的，Dick说。
“拥有整个基因组的一个好处是，你至少可以在理论上看到生物能做的一切，”CIGLR的主任Dick说。“你拥有这个生物能够做的全图纸，我们确实看到了从水中获得固体氮的能力。只不过以氮气的形式获得固体氮有点像超能力。并不是很多生物能做到这一点，这使它们在这种条件下更具竞争力。”
研究人员表示，他们已经在湖中追踪麻痹性毒素九年，但这并不足以判断随着湖水变暖，麻痹性毒素的生产是否会增加。
“但现在我们知道是谁在生产它，我认为我们可以更好地监视这些生物，同时也可以直接评估基因的丰度，”Dick说。“我们计划继续监测这种生物的丰度，但现在判断它是否变得更丰盛还为时尚早。这只是一种相关性，但与温度的相关性令我们感到担忧。”
他们的研究结果已发表在《环境科学与技术》杂志上。
