中國對深海生物資源的調查，是伴隨著大洋整體科考進行的。2000年以后，我國相繼開展了多個生物調查航次，調查平臺和設備不斷完善，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多個海洋微生物新物種分類與系統(tǒng)進化研究、完成4000多株微生物資源在海洋藥物、生物技術等應用上的潛力評估……10多年來從無到有、碩果累累。如今，中國正在走向深海舞臺的中央。

——編 者

抗腫瘤藥物發(fā)現(xiàn)、石油污染降解，甚至促進瓜果蔬菜增收……海洋微生物蘊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，離人類的生活其實并不遙遠。

對深海微生物的了解能促進生命科學的發(fā)展

“上世紀60年代，曾有說法認為海面600米以下是無動物區(qū)。隨著深海探測不斷深入，人類才開始逐漸認識到深海蘊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，深海蘊藏巨大的應用開發(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。在生物學家眼中，深海生物資源指的主要是深海微生物資源，包括細菌、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、深海動物體內(nèi)、深海礦物等都含有深海微生物，是科學家獲取這部分資源的主要途徑。

“中國對深海生物資源的調查，是伴隨著大洋整體科考進行的。”據(jù)中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會秘書長兼辦公室主任劉峰介紹，我國對大洋生物的調查是從2000年以后開始的，相繼開展了多個生物調查航次，調查平臺和設備不斷完善。“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)設備，實現(xiàn)了深海微生物的原位培養(yǎng)及深海生態(tài)系統(tǒng)長期觀測的技術突破，獲得了創(chuàng)新性研究成果。

“經(jīng)過十幾年的大洋調查，深海生物資源探測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，建立了第一個深海菌種庫。目前庫藏海洋微生物2.2萬株，涵蓋3400多個種，達到國際領先水平。還構建了國內(nèi)第一個深海微生物代謝物庫與信息庫，庫藏餾分達15000份。

深海微生物資源的價值，首先體現(xiàn)在它的科研價值。“對深海微生物的了解，能夠促進生命科學的發(fā)展，了解深海生命的起源、進化機制，推動基礎研究進步。”目前，國內(nèi)已發(fā)表深海微生物相關的SCI論文500多篇，完成100多個海洋微生物新物種分類與系統(tǒng)進化研究，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劃的實施。

“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，已對高等院校、科研單位、檢驗檢疫部門及企業(yè)共享菌株11000余株次，支撐了多個深海相關項目。

在制藥、生物農(nóng)藥、環(huán)保等方面都有應用價值

深海微生物資源另外一個重要價值，是它的應用價值。

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)生一些新結構化合物，具有新活性，從而有新的藥用價值。”邵宗澤說，科研人員對深海微生物來源的天然產(chǎn)物餾分庫及新化合物進行了活性篩選，分離鑒定到了50個具有抗腫瘤、抗衰老、抗氧化或抗菌、抗病毒等活性的小分子化合物。其中，深海微生物抗超級耐藥性細菌MRSA與流感病毒H1N1的新結構化合物已獲得發(fā)明專利，并將進入成藥性評價。

它還能“吃油”和“吃硫”，對環(huán)保事業(yè)大有裨益。據(jù)邵宗澤介紹，在石油污染環(huán)境修復技術中，微生物修復法成本低，對環(huán)境影響小，利于改善生態(tài)環(huán)境。科研人員對海洋微生物進行富集、初篩、復篩，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，已成功應用于廈門觀音山海域石油污染沙灘的生物修復工程。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，能提高蝦苗質量的優(yōu)良特性，促進其對飼料的消化吸收，還能同步清除水中的有害物質，凈化水體。微生態(tài)制劑已在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中廣泛應用。

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、生物技術、工業(yè)酶應用等方面的潛力評估，申請國際國內(nèi)發(fā)明專利200多項。

加強對深海生物資源的開發(fā)利用，提高認知水平

從深海進入到深海探測，再到深海開發(fā)，每一步都離不開強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，目前海洋調查船隊已增加至近40艘，載人潛水器“蛟龍”號已成功下潛150多次。逐步形成了以“蛟龍”號、“海龍”號、“潛龍”號為代表的深海裝備體系。特別是載人潛水器“蛟龍”號的應用，顯著提高了精確獲取生物樣品的可能性和準確性。“‘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，就要加強對深海的認知，努力探尋這些微生物的嗜好。“我們正在通過各種技術手段，包括研發(fā)深海原位培養(yǎng)裝置、深海極端環(huán)境模擬平臺等模擬深海環(huán)境，爭取能夠培養(yǎng)出更大的海洋微生物資源。”

“產(chǎn)業(yè)化有待進一步推進”，邵宗澤說，在申報專利前，需對深海生物及其基因資源應用潛力進行評價，這套技術體系和技術平臺亟待進一步完善。隨后要完成中試規(guī)模的技術放大和驗證，形成具有商業(yè)開發(fā)深海生物及其基因資源的技術能力，實現(xiàn)真正的資源和技術擁有。

據(jù)邵宗澤介紹，“十三五”期間，要重點開發(fā)出具有應用價值的深海酶制劑、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)品化技術開發(fā)與應用示范，為深海生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎。”

“中國正在走向深海舞臺的中央，我們要抓住機遇，加強對深海生物資源的開發(fā)利用，加深我國對深海生物資源獨特生命現(xiàn)象的認知水平，這將有助于提升我國在國際海底生物資源研究領域的影響力與重要決策中的話語權。”劉峰說。