測試COVID-19病毒、殺死超級細菌 深海物種是抗疫關鍵角色 | 環境資訊中心

測試COVID-19病毒、殺死超級細菌 深海物種是抗疫關鍵角色

2021年10月04日
環境資訊中心綜合外電;姜唯 編譯;林大利 審校

距離上一次新型抗生素上市已經30年。所有現有的抗生素殺死細菌的方式都差不多,有些是使細胞壁爆裂,有些是阻止DNA複製。

但是細菌正在迅速演化,為了從這些化學攻擊中倖存——一旦細菌存活下來,就會變成毒性堅強的超級細菌。如果沒有新的抗生素,到了2050年,耐藥性感染造成的死亡人數預計將達到每年1000萬人,COVID-19疫病大流行相形之下也不算什麼了。

因此,普利茅斯大學(Plymouth University)的科學家們一直在探索北大西洋寒冷、黑暗的深淵——他們在那裡發現了含有能夠殺死超級細菌的海綿。

普利茅斯大學的科學家在深海發現了,含有能夠殺死超級細菌的海綿。照片來源:NERC/Deep Links Project/Plymouth University/Oxford University/BGS/JNCC

深海中的殺菌新希望 受深海採礦威脅

深海生態學教授豪威爾(Kerry Howell)和同事們長期仔細收集這些類植物動物的標本,帶回實驗室並測試粉碎後的提取物對頑強致病細菌的抵抗力。在深海分子中,他們發現一些殺菌新希望。

「我們並不確切知道它們是什麼,」主持普利茅斯生物發現計畫實驗室的微生物學家厄普頓(Mat Upton)教授說,「我們找到一些可以殺死目標細菌的化合物,我們很確定它們是新的化合物。現在下定論還為時過早,但正在逐漸取得進展。」

從深海動物中尋找強大而有用的新化合物,命中率特別高。科學家在海底發現了數百種生物活性化合物,其中有些已經被廣泛利用。生活在海底火山口周圍的細菌中的酶,還被用於測試新冠病毒。

然而,如果不到兩年內深海採礦就破壞了火山口和海底其他地方的生態系統,那麼新的抗生素和各式各樣的有益分子很可能被消滅。距離首次在海底火山口有所發現至今,經過40年的研究,仍然有大量關於這些極端生態系統的學術產出。

豪威爾說:「所有深海生態學家都非常關注的幾個問題是,我們對這些地區知之甚少,我們拼命追趕深海採礦業的腳步。在我看來深海採礦是錯誤的。在考慮開採前,我們應該先了解這些地方。」

一塊海綿中 可能有1000種不同種類的細菌

深海採礦的可能目標之一是東南大西洋海溝,豪威爾和同事們正在規劃下一次探勘。「這是地球上最未被探索的地區之一。資料真的很少。」她說。

他們將參觀巨大的水下山脈沃爾維斯嶺。這座山脈在垂斯坦昆哈島和納米比亞之間綿延近2000英里。深海採礦業者們正在注意像這樣的海底山脈,因為該處地殼富含鈷等金屬。

豪威爾的團隊還計畫研究南大西洋的深海平原,那裡散佈著類似太平洋中部克利珀頓斷裂區的金屬岩石結核,深海礦業者對此非常感興趣。「我們正設法更深入瞭解這些地區、生活在那裡的物種以及牠們對人類的潛在作用,其中之一是牠們潛在的生物醫學價值。」

他們的探險計畫是五年研究計畫「O​​ne Ocean Hub」的一部分,不過因疫情而被迫延後。該計畫的目的是尋找公平分享海洋各種利益的方法,包括環境、社會經濟和文化價值。

研究發現,多達3/4的深海海綿和珊瑚含有潛在有用的化合物。這些動物看起來像樹、花或灌木,有時像奶酪球插在竹籤上。南非羅德大學微生物學教授、One Ocean Hub的合作學者多林頓(Rosemary Dorrington)說:「牠們無法逃跑,因此保護自己的方法通常就是化學物質。」

許多這些化學防禦方式,是由生活在珊瑚和海綿內的微生物群落構成的,多林頓將其比作人類腸道微生物群,「一塊海綿中,可能有多達1000種不同種類的細菌」。

深海採礦破壞海底火山口 恐威脅瀕危奇異貝類

與採礦不同,像豪威爾這樣的海底探險對深海生態系統影響不大。為海上石油和天然氣業開發的潛水機器人,也是深海科學家的遠端眼睛和雙手。每個物種只需要一個標本。「過去需要幾公斤的東西來提取幾毫克的化合物。現在我們已經可以檢測百萬分之幾的化合物了。」多林頓說​​。

尋找新藥只需要原本為石油工業開發的潛水機器人從海床上取一個標本,深海採礦作業的足跡是非常巨大的。採礦機器人會刮削巨大的海底山頂,在數百平方英里的範圍內收集結核,並破壞海底火山口。

生活在海底火山口附近的動物可能特別容易受到採礦的影響,因為許多動物的活動地理範圍很小。

最近,世界自然保育聯盟(IUCN)的受脅物種紅皮書,將足上有鱗片的奇異貝類列為瀕危物種,這個物種有2/3的已知族群生活在印度洋的海底火山口地區,但這裡已獲得礦產勘探許可證,允許礦業公司進行勘探和測試。

除了破壞棲息地和物種外,多林頓擔心採礦作業的規模遠遠超過科學研究,可能會污染脆弱的、有生命的生物群落,包括微生物在內,這些生物群落花了數百萬年的時間才演化至此。

世界自然保育聯盟(IUCN)的受脅物種紅皮書,將足上有鱗片的奇異貝類列為瀕危物種。照片來源:HKUST

參考資料

※ 本文由 行政院農業委員會 林務局  補助報導經費,為確保新聞獨立性,不干涉報導內容  

作者

姜唯

如果有一件事是重要的,如果能為孩子實現一個願望,那就是人類與大自然和諧共存。

林大利

於特有生物研究保育中心服務,小鳥和棲地是主要的研究對象。是龜毛的讀者,認為龜毛是探索世界的美德。