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海洋局邵宗泽:从深海大洋生物资源中掘金挖宝

2017-08-01 10:45:14 来源: 中国海洋报 作者:
摘要:近年来,我国不仅在大洋矿产资源调查方面取得长足进展,同时也在深海大洋生物资源的勘测开发方面取得重要成就

  从深海大洋生物资源中“掘金挖宝”

  —国家海洋局海洋生物遗传资源重点实验室主任邵宗泽访谈

  近年来,我国不仅在大洋矿产资源调查方面取得长足进展,同时也在深海大洋生物资源的勘测开发方面取得重要成就。7月22日,国家海洋局在厦门举行深海大洋生物资源勘测开发成就新闻发布会,对外发布了我国开展深海大洋生物资源勘测开发15年来取得的阶段性成果,引起了媒体和社会公众的广泛关注和极大兴趣。会后,记者专访了国家海洋局第三海洋研究所研究员、国家海洋局海洋生物遗传资源重点实验室主任邵宗泽,请他就深海大洋生物资源勘测开发的意义、作用,以及未来对我们生活的影响等公众关心的问题进行了解读。

  深海大洋生物蕴藏着更丰富的天然活性物质

  邵宗泽告诉记者,海洋生物,特别是深海生物,由于其生境特殊,在长期的生命演化过程中,会形成一些功能特殊的基因或代谢物。这些基因资源和活性物质,对解决人类面临的重大疾病和资源环境等问题有着十分重要的意义。也正因如此,深海生物基因资源被许多国家视为战略性资源。

  自20世纪70年代,英国达尔文号潜水器下潜到深海底,发现热液区生物繁茂,物种独特,深海蕴藏着丰富而巨大的基因资源后,各国纷纷加大了对深海生物资源的探测开发研究。我国的大洋调查起步于20世纪80年代,生物资源调查开始于2000年前后,在国家深海资源勘探与研究等重大专项的支撑下,取得了令人瞩目的成果。

  在深海热液区、深渊、海山、冷泉,这些静寂的环境和深海水体里面生活着大量的微生物。相对于陆地微生物,这里有更多的新物种,而目前人们对其知之甚少。仅就深海微生物小分子化合物的发现来看,深海发现新化合物的几率更高。而且,从这些新的化合物里面发现具有药物活性的几率也远高于陆地微生物。而从另一个角度看,深海有多种极端环境,那里生活着抗压、嗜酸、嗜碱、嗜热、嗜冷、氧化硫、抗重金属等特殊的微生物,在其他环境难以找到,非常有必要去深海研究和认识它们。这些都是深海微生物的魅力所在,也是吸引世界各国科学家争相“深潜”的一个原因。

  先进装备为“深海进入”提供了可能

  在邵宗泽看来,当前全球都处在深海生物资源勘测的初期,我国虽然起步晚,但发展较快,与发达国家的差距并不大。我国在“十二五”期间,自主成功研制的以蛟龙号、海龙号、潜龙号这“三龙”为代表的深海装备体系,以及深海水体原位定植培养系统等创新性装备,更是将我国带入了“国际深海俱乐部”。“我国载人潜器蛟龙号的试验应用,显著提高了我们获取生物样品的可能性和准确性。有了蛟龙号的深海采样观测,给我们获取深海高质量样品带来了很大的帮助,现在我们可以拿到以前用电视抓斗采不到的高质量生物样品。”邵宗泽说。

  同时,新研发的深海水体原位定植培养系统设备,可以帮助我们培养出某些在实验室无法培养出的特色微生物。2015年5月~ 2016年11月,邵宗泽团队分别在南海及西南印度洋3200米~4400米深海海底,开展了为期数月到一年半的深海微生物原位培养,得到了直接采集深海海水或底泥得不到的特殊微生物类群。现在他研究的其中一个重点就是分析这些微生物的特殊功能与环境适应性。

  邵宗泽说,“十三五”期间,我国“蛟龙探海”工程以及深海空间站计划将打造更高端的深海新装备、新平台,可以让我们在海底发现更多的深海生命现象,拿到更丰富的深海生物样品和环境数据,这些都将为我们更好地认识深海生命过程、开发利用深海生物资源打下坚实基础。

  深海生物资源开发利用为人类造福正在成为现实

  大洋生物资源勘探的最终目的是要造福人类。具体就是要从深海大洋生物资源中获取大量在医药、环保、工农业等方面有重要应用价值的菌种、酶和化合物,进行产业化开发应用。据邵宗泽介绍,目前我国在应用方面已进行了一些探索和尝试。深海大洋生物资源的开发利用,正在从梦想走进现实。

  在海水健康养殖方面,已开发出适用于对虾健康养殖的微生态制剂。相关技术已转让给相关企业,开始生产应用,目前已在广东、福建、江苏等省推广。该制剂一方面可以抑制病原微生物生长,降低病害发生的几率,替代抗生素,从而达到减少和降低养殖水生生物抗生素的使用和残留的目的;另一方面可以促进海水养殖生物对饲料的利用和生长。

  在环保方面,利用海洋中的嗜油微生物,科研人员已研发出一种可用于石油污染海滩生物修复的生物制剂,2015年12月~2017年6月,在厦门观音山沙滩溢油污染处置工程中投入4种石油烃降解菌,并借助工程措施强化微生物的降解作用,取得了良好修复效果。检测结果显示,该制剂对海滩的石油污染总去降率达到90%以上,展示了良好的应用前景。

  在农业方面,海洋三所也有3个微生物制剂已经进入了田间试验,目前正在和企业进行洽谈转化。其中,利用深海微生物酶制备寡糖的农业应用技术,被一家地方企业看中,已开始洽谈技术转让及生产转化。此外,运用深海微生物研发的海洋生物农药已经在水稻、棉花、茶叶上开展了田间实验,在农业、花卉、园林方面都已有应用示范,取得了不错的效果。

  邵宗泽说,相对来说,深海药物方面的应用开发要艰难一些。国际上研发一个新药一般需要15年~20年。我国现在已经有了不错的发现,据不完全统计,已分离鉴定到了上百个具有抗肿瘤、抗衰老、抗氧化、抗菌或抗病毒等海洋微生物来源的活性小分子化合物。在国际上,我国科学家在新化合物发现方面做出了新贡献。总体看,深海药物方面目前仍处在新化合物发现阶段,少量进入成药性评价阶段。虽然尚未达到开发应用阶段,但那只是时间问题。

  邵宗泽说,从长远来看深海大洋生物资源的开发利用前景广阔,随着各种条件的成熟,一二十年后将在世界范围内形成新的产业。长远看,深海生物产业就是战略性新兴产业。他希望有更多的科研力量能投入进来,联合开发利用深海生物资源。“国家做前期投入,后期企业、社会资本跟上,这样发展才会更快。”他说。

  借力基因测序 开拓更大市场

  目前我国已建成了深海菌种资源库,初步建立了基因资源库与化合物库,但相对于浩瀚的深海大洋,我们对深海大洋生物资源的把握还远远不够。邵宗泽说,今后他们将加大获取深海大洋微生物资源的力度,同时加强基础研究,从更深层次推动基因资源的开发利用。

  邵宗泽告诉记者,他下一步最想做的事情就是,对收集到的深海生物样品以及库藏菌种进行大规模的基因组测序。随着基因技术的发展,基因组测序成本大幅度降低,生物信息学分析能力也比原来强了很多。通过基因大数据的运算分析,快速锁定目标DNA序列,然后回溯到来源菌株,研究其独特功能与代谢机制,并通过发酵工艺研究得到感兴趣的酶、目标化合物或其他代谢产物。通过功能评价,得到专利保护,并获得对深海生命现象的新认识。

  对于这项工作的紧迫性,邵宗泽给记者打了个形象的比喻。这就好比在海底圈矿,只不过我们圈的是生物基因资源。拿到了生物资源样品,只能说明你在生物圈矿中迈出了第一步,但你最终能不能圈到矿,就要看你是不是完成了相关研究,有没有对值得保护的部分获得专利保护。这是时效性强、迫在眉睫的。同时,专利到手了,要尽快技术转化,否则专利期限的浪费,也是对资源权利的一种缓慢放弃。因此,开展基因资源研究,并尽快申请专利、实现产业化利用,是一件急需加大力度去做的事情。

  “在目前我们申请到的200多项专利中,大部分是国内的,国际的专利还比较少。”邵宗泽说,虽然国内市场很大,但国际市场更大,他希望“十三五”期间有更多优秀的研发团队投入到深海生物基因的研发,更加注重了解和掌握国际专利的游戏规则,更积极参与国际竞争与合作。

  总的来说,“十二五”期间,我国在深海微生物研究以及资源开发应用方面已经取得了显著进展。“十三五”期间,我国的深海探测能力将再次快速提升,深海生物资源研发平台也将得以进一步完善。随着国家深海战略的实施,深海生物资源探测与开发必将同步发展。

  淘金深海生物,邵宗泽和他的团队充满了信心!

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