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探秘深海的“精灵”

来源:科技日报    作者:佚名   2016-05-26 13:36:39
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  一个个米粒大小的乳白色、黑色、红色、黄色菌落,不规则分布在碗口大小的透明平板上。国家海洋局第三海洋研究所助理研究员王玉光从恒温4摄氏度的冰箱里取出他的宝贝盒子,里面装满了这样的圆形平板。

  “看,这些菌落已经长起来了!”王玉光指着其中一个平板,上面培养出的菌落来自10天前“蛟龙”号在雅浦海沟5000多米处采集的近底水样里的微生物。

  在“向阳红09”船的实验室里,王玉光已开始对这些深海微生物进行初步培养。待回到研究所后,研究人员要继续将平板上已长成的数百个菌落一一筛选出来,在不同温度下逐个培养,以分离鉴定嗜压、嗜冷的极端微生物。

  “虽然工作量极大,但如果真能发现那些嗜压、嗜冷的极端微生物,从中分离出有用的酶,对于食品加工、医药都有很大作用,”王玉光说。

  最深处达8527米的雅浦海沟,高压、幽暗、寒冷,但却并非生命禁区。

  5月15日至25日,“蛟龙”号载人潜水器在这里进行了五次下潜作业,带回了很多珍贵样品,包括海星、海参、海鳃、水母等肉眼可见的巨型底栖生物,近底层水样、沉积物等。隐藏于它们之中的深海微生物,正是有望揭示生命起源和进化、影响全球气候、治疗人类疑难病症的海底“精灵”。

  没有光合作用,生物的能量和食物从哪儿来?深渊底部的化能微生物可以利用岩石、沉积物、水体里的铁、锰、硫化物等无机化学物质,合成有机物,自身获得能量,也为底栖其他生物提供食物来源。这些微生物代替植物和藻类成了食物链最底端的供给者。

  中国科学院深海科学与工程研究所副研究员李季伟指着一块从雅浦海沟6300多米处采集到的沉积物样品说,它包裹着一些岩石风化和火山活动带来的碎屑物,含有丰富的铁、锰等元素,可被海底的化能微生物利用。研究者将对比这些碎屑与周围沉积物的差异,从而认识碎屑物与化能微生物的种类、数量间的关系。

  除了揭示深渊底部化学环境与化能生命之间的协同演化关系,此次随船考察的科学家还希望了解生活在深渊的生命对环境的响应机制。

  “深海是地球上为数不多的远离人类活动干扰的净土,我们希望研究天然条件下微生物与环境之间是怎样取得平衡的,这对于未来科学利用和保护深海有着很重要的意义,”国家海洋局第一海洋研究所研究员吴谡琦说。

  据吴谡琦介绍,深海微生物活动频繁且生物量巨大,在全球碳循环中扮演着重要角色。深海微生物在很大程度上影响着全球气候,已有人估计,2000米水深以下沉积物中微生物所消耗的碳跟全球陆地上动植物所消耗的总量相当,但科研人员还需对它们的周转率、利用率和转化率深入研究。

  深海也是无可替代的生物基因资源库,是人类未来最大的天然药物和生物酶制剂来源地。“如果能发现一些微生物新种,从中提取有突出功能的活性化合物,说不定可以制造出新型抗癌药物呢!”王玉光说。

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