中國對(duì)深海生物資源的調(diào)查，是伴隨著大洋整體科考進(jìn)行的。2000年以后，我國相繼開展了多個(gè)生物調(diào)查航次，調(diào)查平臺(tái)和設(shè)備不斷完善，勘探與研發(fā)也不斷取得新成果、新突破。建立深海菌種庫等資源庫、完成100多個(gè)海洋微生物新物種分類與系統(tǒng)進(jìn)化研究、完成4000多株微生物資源在海洋藥物、生物技術(shù)等應(yīng)用上的潛力評(píng)估……10多年來從無到有、碩果累累。如今，中國正在走向深海舞臺(tái)的中央。  

——編者  

抗腫瘤藥物發(fā)現(xiàn)、石油污染降解，甚至促進(jìn)瓜果蔬菜增收……海洋微生物蘊(yùn)含著令人意想不到的神奇功能。日前，國家海洋局發(fā)布我國深海大洋生物資源探測(cè)開發(fā)成果，海平面數(shù)千米以下的神秘生物世界，離人類的生活其實(shí)并不遙遠(yuǎn)。  

對(duì)深海微生物的了解能促進(jìn)生命科學(xué)的發(fā)展

“上世紀(jì)60年代，曾有說法認(rèn)為海面600米以下是無動(dòng)物區(qū)。隨著深海探測(cè)不斷深入，人類才開始逐漸認(rèn)識(shí)到深海蘊(yùn)藏著繁茂的生物群體。”國家海洋局副局長孫書賢說，作為天然基因資源庫，深海蘊(yùn)藏巨大的應(yīng)用開發(fā)潛力，是國家重要的戰(zhàn)略資源。  

一提起深海生物，人們往往想到的是魚蝦蟹貝。在生物學(xué)家眼中，深海生物資源指的主要是深海微生物資源，包括細(xì)菌、真菌、古菌等。“能夠開發(fā)利用的才叫資源，像熱液盲蝦、管狀蠕蟲、貽貝等深海大生物，本著保護(hù)生物多樣性的原則，它們本身一般不被稱為資源。”國家海洋局第三海洋研究所研究員邵宗澤說，深海水體、海底沉積物、深海動(dòng)物體內(nèi)、深海礦物等都含有深海微生物，是科學(xué)家獲取這部分資源的主要途徑。  

“中國對(duì)深海生物資源的調(diào)查，是伴隨著大洋整體科考進(jìn)行的。”據(jù)中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)秘書長兼辦公室主任劉峰介紹，我國對(duì)大洋生物的調(diào)查是從2000年以后開始的，相繼開展了多個(gè)生物調(diào)查航次，調(diào)查平臺(tái)和設(shè)備不斷完善。“十二五”期間，自主成功研制了深海生態(tài)長期觀測(cè)系統(tǒng)、深海沉積物原位定植培養(yǎng)系統(tǒng)與深海水體原位定植培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了深海微生物的原位培養(yǎng)及深海生態(tài)系統(tǒng)長期觀測(cè)的技術(shù)突破，獲得了創(chuàng)新性研究成果。  

“經(jīng)過十幾年的大洋調(diào)查，深海生物資源探測(cè)與保藏取得顯著成效，徹底改變了我國在國際海底基因資源研發(fā)領(lǐng)域的狀況。”劉峰說，我國已獲得大量深海微生物資源，分離了近10000株微生物，建立了第一個(gè)深海菌種庫。目前庫藏海洋微生物2.2萬株，涵蓋3400多個(gè)種，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。還構(gòu)建了國內(nèi)第一個(gè)深海微生物代謝物庫與信息庫，庫藏餾分達(dá)15000份。  

深海微生物資源的價(jià)值，首先體現(xiàn)在它的科研價(jià)值。“對(duì)深海微生物的了解，能夠促進(jìn)生命科學(xué)的發(fā)展，了解深海生命的起源、進(jìn)化機(jī)制，推動(dòng)基礎(chǔ)研究進(jìn)步。”目前，國內(nèi)已發(fā)表深海微生物相關(guān)的SCI論文500多篇，完成100多個(gè)海洋微生物新物種分類與系統(tǒng)進(jìn)化研究，使我國成為國際上深海微生物新物種發(fā)現(xiàn)與分類的重要力量，有力支撐了國家重大科技計(jì)劃的實(shí)施。  

“這些科研成果是充分共享利用的。”據(jù)邵宗澤介紹，依托國家海洋局第三海洋研究所建立的中國大洋深海生物資源庫，已對(duì)高等院校、科研單位、檢驗(yàn)檢疫部門及企業(yè)共享菌株11000余株次，支撐了多個(gè)深海相關(guān)項(xiàng)目。  

在制藥、生物農(nóng)藥、環(huán)保等方面都有應(yīng)用價(jià)值  

深海微生物資源另外一個(gè)重要價(jià)值，是它的應(yīng)用價(jià)值。  

它能“制藥”。“研究表明，特殊環(huán)境里成長起來的深海微生物能產(chǎn)生一些新結(jié)構(gòu)化合物，具有新活性，從而有新的藥用價(jià)值。”邵宗澤說，科研人員對(duì)深海微生物來源的天然產(chǎn)物餾分庫及新化合物進(jìn)行了活性篩選，分離鑒定到了50個(gè)具有抗腫瘤、抗衰老、抗氧化或抗菌、抗病毒等活性的小分子化合物。其中，深海微生物抗超級(jí)耐藥性細(xì)菌MRSA與流感病毒H1N1的新結(jié)構(gòu)化合物已獲得發(fā)明專利，并將進(jìn)入成藥性評(píng)價(jià)。  

它還能“吃油”和“吃硫”，對(duì)環(huán)保事業(yè)大有裨益。據(jù)邵宗澤介紹，在石油污染環(huán)境修復(fù)技術(shù)中，微生物修復(fù)法成本低，對(duì)環(huán)境影響小，利于改善生態(tài)環(huán)境。科研人員對(duì)海洋微生物進(jìn)行富集、初篩、復(fù)篩，最終篩選出的石油高效降解菌株，能有效治理石油污染。2015年12月到2017年6月，已成功應(yīng)用于廈門觀音山海域石油污染沙灘的生物修復(fù)工程。而相比普通微生物，海底熱液區(qū)的“吃硫”微生物更耐受高溫和高壓等，因此脫硫、除臭、富集重金屬效果更好。  

它還能促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。“用深海微生物制造的生物農(nóng)藥，能夠抗植物病原真菌。相比其他農(nóng)藥，無殘留、不破壞生態(tài)，在茶葉等種植領(lǐng)域取得明顯成效。”據(jù)邵宗澤介紹，利用深海微生物酶解法制備的海藻寡糖，分子量小、水溶性好、易吸收，開發(fā)出的多款海藻寡糖產(chǎn)品包括果蔬保鮮劑、生物肥料等，已在全國多地測(cè)試，提升了作物產(chǎn)量。  

“以往水產(chǎn)養(yǎng)殖，為了不生病害，經(jīng)常使用抗生素，不利于食品安全。”邵宗澤說，用海洋微生物制作的微生態(tài)制劑，可以替代抗生素，能提高蝦苗質(zhì)量的優(yōu)良特性，促進(jìn)其對(duì)飼料的消化吸收，還能同步清除水中的有害物質(zhì)，凈化水體。微生態(tài)制劑已在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中廣泛應(yīng)用。  

工業(yè)方面，由深海微生物提取的酶，能夠輔助生產(chǎn)洗衣粉等日用化工產(chǎn)品等。  

目前，已經(jīng)完成4000多株微生物資源在海洋藥物、生物農(nóng)藥、環(huán)境保護(hù)、生物技術(shù)、工業(yè)酶應(yīng)用等方面的潛力評(píng)估，申請(qǐng)國際國內(nèi)發(fā)明專利200多項(xiàng)。  

加強(qiáng)對(duì)深海生物資源的開發(fā)利用，提高認(rèn)知水平  

從深海進(jìn)入到深海探測(cè)，再到深海開發(fā)，每一步都離不開強(qiáng)大的科技投入和支撐。  

工欲善其事，必先利其器。“深海生物樣品是深海微生物資源的載體，下一步，我們要積極獲取高質(zhì)量的深海生物樣品，用于極端微生物的培養(yǎng)與基因資源獲取等。”劉峰表示，目前海洋調(diào)查船隊(duì)已增加至近40艘，載人潛水器“蛟龍”號(hào)已成功下潛150多次。逐步形成了以“蛟龍”號(hào)、“海龍”號(hào)、“潛龍”號(hào)為代表的深海裝備體系。特別是載人潛水器“蛟龍”號(hào)的應(yīng)用，顯著提高了精確獲取生物樣品的可能性和準(zhǔn)確性。“‘十三五’蛟龍?zhí)胶９こ虒⒗^續(xù)加大這方面投入，獲取更多好的樣品。”劉峰說。  

在陸地培養(yǎng)深海微生物，是目前科研人員面臨的主要難題之一，也是國內(nèi)外至今未完全突破的世界性技術(shù)瓶頸。“絕大多數(shù)的深海微生物的生存條件極其苛刻，有的嗜熱、嗜冷，還有的嗜鹽、嗜高壓等。”邵宗澤說，想要充分還原深海環(huán)境，就要加強(qiáng)對(duì)深海的認(rèn)知，努力探尋這些微生物的嗜好。“我們正在通過各種技術(shù)手段，包括研發(fā)深海原位培養(yǎng)裝置、深海極端環(huán)境模擬平臺(tái)等模擬深海環(huán)境，爭(zhēng)取能夠培養(yǎng)出更大的海洋微生物資源。”  

“產(chǎn)業(yè)化有待進(jìn)一步推進(jìn)”，邵宗澤說，在申報(bào)專利前，需對(duì)深海生物及其基因資源應(yīng)用潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)，這套技術(shù)體系和技術(shù)平臺(tái)亟待進(jìn)一步完善。隨后要完成中試規(guī)模的技術(shù)放大和驗(yàn)證，形成具有商業(yè)開發(fā)深海生物及其基因資源的技術(shù)能力，實(shí)現(xiàn)真正的資源和技術(shù)擁有。  

據(jù)邵宗澤介紹，“十三五”期間，要重點(diǎn)開發(fā)出具有應(yīng)用價(jià)值的深海酶制劑、海洋防污涂料，形成產(chǎn)業(yè)示范；開發(fā)環(huán)保微生物制劑，建立海洋微生物廢水處理示范工程；研制深海微生物活菌或活性產(chǎn)物生防制劑等。“我們希望聯(lián)合企業(yè)、開展產(chǎn)品化技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用示范，為深海生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。”  

“中國正在走向深海舞臺(tái)的中央，我們要抓住機(jī)遇，加強(qiáng)對(duì)深海生物資源的開發(fā)利用，加深我國對(duì)深海生物資源獨(dú)特生命現(xiàn)象的認(rèn)知水平，這將有助于提升我國在國際海底生物資源研究領(lǐng)域的影響力與重要決策中的話語權(quán)。”劉峰說。（人民日?qǐng)?bào) 劉詩瑤）