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找寻深海基因资源
2019-04-09    来源: 《大学生》杂志  

胡顺利

南京农业大学生命科学学院

2017级博士研究生

研究方向是环境微生物

2018年11月7日,由自然资源部批准、中国大洋事务管理局组织、“大洋一号”船执行的中国大洋48航次科考,圆满完成在西北太平洋的深海资源和环境综合调查以及“海龙”系列无人缆控潜水器(ROV)系统的试验与应用任务,返航青岛。我?#34892;?#20195;表南京农业大学参与了这次国家级重大科考任务的全部航程,是部分参与了100天全部航程的队员之一。

这次科考聚焦西北太平洋,该海域是中国的?#27963;?#32467;壳资源勘探合同区,也是国际海底区域资源勘查的热点区域。这航次的主要任务是在西北太平洋海山区开展资源环境综合性调查工作,履行中国?#27963;?#32467;壳勘探合同。同时,也进行了深海生态环境调查、装备试验性应用,以及?#38405;?#31867;、海洋哺乳动物的观测工作。

在攻读博?#31185;?#38388;,我师从南京农业大学生命科学学院院长蒋建东教授,跟随他一同从事环境微生物学领域的研究。南农环境微生物课题组能够入选出海科考工作,得益于科研优势及此前老科学家们的科研基础。

2018年7月31日上午,随着嘹亮的汽笛声响起,“大洋一号”在众人的期待中缓缓驶离码头,开启了西北太平洋海域的探秘之旅。这一刻,第一次参与这么重要海洋科考任务的我,已经顾不上去思考三个月的航行将会遇到什么,充满内心的只是难以平复的激动。

2018年8月12日,在成功突围几大台风后,“大洋一号”顺利?#25191;?#35199;北太平洋海山区开始科考工作。海洋科考都做些什么呢?

我们每天要做的最简单最日常的工作就是取样。利用箱式采样器采集海底沉积物,用CTD(在海洋科考里,它是特指一种用于探测海水温?#21462;?#30416;?#21462;?#28145;度等信息的探测仪器)采集水体数据。采集样品的范围从海平面到海底4000~5000?#20303;?/p>

通过专业采样器采集样品,这一过程听起来容易,操作起来却相当不?#20303;?#21363;使顺利的话,采一次样也需要五六个小时。但是,海上阴晴不定,恶劣极端的自然天气常常成为影响航行作业状况的一大障碍。记得有次早上我们在护?#35013;?#26639;要下放“箱式”采集器时,海面忽然掀起了高达三四米的海浪,航行稳定性受到极大冲击。这时候,我和同组队员?#32531;?#20114;相搀扶,靠抓住护栏继续进行艰难的取样工作,在保证安全的基础上充分利用在船上的时间,高质高效完成任务。

现在想来,最?#20197;?#30340;是,这次航程中没有遇到严重的破坏性台风。

采集到样品有什么意义,能做怎样的研究,又有什么作用呢?

海洋作为地球上最大的生物栖息地,深海微生物在深海的极端环境下生存,形成了特殊的生物结构、基因类型、生理机制及代谢产物,具有重要的科研价值和经济价值。因此,深海微生物资源是世界各国竞争最激烈的领域之一。

首先,深海微生物能够产生生理活性独特、结构新颖的次级代谢产物,因此,?#30001;?#28023;微生物次级代谢产物中寻觅分?#24433;?#21521;先导化合物是抗菌、抗肿瘤、抗病毒药物研究领域的一个重要方向。

其次,深海的高度自净能力提示深海微生物具?#24515;芄环?#35299;石油及其他有机污染物的能力。有研究说,海洋黄杆菌在生长时能产生大量的类似于表面活性剂的物质,此物质对热和碱稳定,不溶于水,能使油滴分散变小,进而转变为可溶性物质,能适用于海上原油污染的清除。

另外,冷泉微生物能直接以甲烷作为电子供体还原硫酸盐,生成金属硫化物沉淀,从而将硫元素和金属从制药和金属工业废水中分离回收。

海洋微生物有太多可探索的方向。这次科考我所在的生化组主要是对我们采集的海水及沉积物样?#26041;?#34892;生物和化学方向的研究,而我主要的研究内容就是“找到更多未?#29615;?#29616;但极具研?#32771;?#20540;的微生物及基因资源”。此行所带回的珍稀样品在环境修复方面功能显著,为今后的科研工作提供了更加丰富的样本。

?#22771;岸杂?#28023;洋微生物的自净能力研究主要集中在石油污染方面,我的研究重点是要挖掘更多的有机污染物?#21040;?#21151;能微生物及基因资源,包括对一些人工合成有机污染物?#21040;?#26041;面的研究,?#28909;?#19968;些工业污染物及农药等,促进生态环境的修?#30784;?/p>

深海微生物资源是重要的生物资源。今后,我们要进一步开发更先进的取样方法和培养条件,辅以?#25191;?#29983;物?#38469;酰?#21152;大对深海微生物的研究力度,以期得到更多的新奇特物质,为人类造福。

此次航程约6700海里,历时共100天,以前后50天航段为界,中途返回浙江舟山进行人员和物资的补给。

这段紧张而充实的别样“旅行?#20445;?#23545;我而言是一?#26102;?#36149;的人生财富。取样时的困?#36873;?#28023;风海浪的突袭、漫长工作战线的倦意等海上科考的压力旋?#24615;?#19968;度使我想要放弃,但“穿越地平线”的渴望一直是支撑我坚持下来的精神力量。

海洋资源隐藏着巨大的研究潜力和利用价值,但必须建立在人与海洋和谐共生的基础之上。善待海洋,合理开发海洋资源,才是我们“向海洋进军”的正确方向。

文/南京农业大学 胡顺利 汤璟瑶

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