本研究题为《Diatoms: A Novel Source for the Neurotoxin BMAA in Aquatic Environments》发表在 PLOS ONE，于2014年1月2日出版。主要作者包括 Liying Jiang、Johan Eriksson、Sandra Lage、Sara Jonasson、Shiva Shams、Martin Mehine、Leopold L. Ilag 和 Ulla Rasmussen，研究机构分别为斯德哥尔摩大学生态、环境与植物科学系；斯德哥尔摩大学分析化学系；以及意大利 Edmund Mach 基金会的可持续农业生态系统和生物资源研究中心。此研究得到了 Foundation for Strategic Environmental Research、The Baltic Ecosystem Adaptive Management (BEAM) 和 Swedish Research Council Formas 的资助。
β-N-甲基氨基-L-丙氨酸（BMAA）是一种神经毒性非蛋白质氨基酸，与神经退行性疾病 ALS（肌萎缩性侧索硬化症，俗称 Lou Gehrig’s Disease）的发生密切相关。过去的研究表明，BMAA 主要由蓝藻产生。然而，在水生生态系统中，BMAA 的累积和传播路径尚未完全了解。此外，由硅藻主导的水体是否也会产生 BMAA 仍是研究中的盲点。本研究的主要目的是探讨硅藻是否也能产生 BMAA，从而改善对这种毒素在人类暴露中的潜在传播途径的理解。
研究包括两部分：来自实验室培养的硅藻样本和现场采集样本。六种无菌硅藻菌株分别为 Navicula pelliculosa、Thalassiosira sp.、Achnanthes sp.、Proboscia inermis 和两个 Skeletonema marinoi 株。实验室样本购自苏格兰海洋研究所和瑞典哥德堡大学，培养温度为15°C，光周期设置为12小时光照与12小时黑暗。
现场样本采集于瑞典西海岸的 Kristineberg Marine Research Station，采样点为 Gullmarsfjord 的出海口，采集了包含底栖和浮游生物的水体样本。这些样本通过显微镜分析进行分类，主导的蓝藻和硅藻形态确定后进一步通过超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）进行 BMAA 检测。
所有实验样本经过离心、冷冻、冻干、超声波分解等标准化处理。样本经过冷丙酮沉淀处理以提取蛋白质组分，随后在 110°C 下用浓盐酸水解 22 小时将蛋白转化为相关氨基酸组分。样本纯化和液质联用分析使用 Waters AccQ-Tag Ultra C18 色谱柱并结合 Thermo Fisher 的质量分析平台。BMAA 的定量通过稳定同位素标记法进行，实验同时包含正反控制样本：阴性对照使用西兰花（Brassica oleracea），阳性对照为苏铁种子（Cycas revoluta）。
与以往研究相比，本研究开发了一种新的样本预处理方法，通过冷丙酮改进了蛋白提纯效率，避免了硅藻中未知物质对色谱柱的损伤。此外，使用 Germanium Dioxide（GeO_2）抑制硅藻生长的实验进一步验证了 BMAA 主要来源于硅藻的假设——这种方法广泛用于混合生物样本中去除硅藻对结果的干扰。
研究发现，六种无菌硅藻培养物中均检测出了 BMAA，蛋白结合型 BMAA 的平均浓度范围在 1.1 - 3.8 ng/g 干重之间。同时，在 Kristineberg 海洋站现场采集的水体样本中，BMAA 检出量与硅藻种类和丰度呈相关关系。例如，以 Naviculales 为主导的样本中，BMAA 检测信号强烈，而蓝藻 Oscillatoria sp. 为主、硅藻 Nitzshia sp. 稀少的样本中，BMAA 信号则极弱。在没有硅藻成分的样本中，如 Rivularia sp. 和 Calothrix sp. 主导的底栖样本，完全检测不到 BMAA。
在 Germanium Dioxide 处理的实验中，显微镜分析显示硅藻大幅减少，处理后的样本 BMAA 浓度相比未处理组降低约3倍，进一步确立硅藻为 BMAA 的主要产生者。同时，在负控制组（西兰花）中未检测到 BMAA，阳性组（苏铁种子）中则显示强信号。
实验室培养的无菌硅藻长期稳定地表达 BMAA，这与以往蓝藻研究中 BMAA 表达量随培养条件波动的情况不同。研究的 BMAA 定量结果与文献中蓝藻的数据比较显示浓度略低，但二者由于干重中蛋白占比差异导致直接比较难以完全准确。此外，研究指出，硅藻在生态系统中下沉至底部沉积物的特性大大增加了底栖生物中 BMAA 的积累，并进而通过食物链转移给更高营养层次的消费者，包括人类。
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