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死亡沙漠中隐藏着救命法宝

2020-08-11端木蓝

科学之谜 2020年6期
关键词:卡玛阿塔放线菌

端木蓝

智利的阿塔卡玛沙漠,是世界上最干燥、紫外线辐射最强的地区之一,有些地方据称已经数百万年从未下过雨了。在沙漠腹地,更是寸草不生,动物也不见踪影,被认为是死亡地带。

然而,2008年,美国微生物学家迈克尔·古德费洛在阿塔卡玛沙漠腹地采集了一些土壤样本。他把这些样本带回实验室之后,居然培养出了多种细菌——看似毫无生气的阿塔卡玛沙漠居然暗藏生机!

普通人可能会感叹,这个发现真神奇!但是科学家却认为,恶劣的环境势必造就异常坚强的生物,这些生物可能有着特殊的化学结构,该结构或许对我们的科学研究有着重要的价值。

事实真如他们所想吗?

无意间打开的医药宝库

当年,古德费洛培养出的细菌中有一种叫做放线菌。放线菌是革兰阳性菌门中的微生物,是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的原核生物,可以在陆地和水体中生存。这种细菌在微生物学界声名显赫,因为它们能分泌一种化学物质阻止相邻细菌的生长,而这种化学物质恰好适合被科学家们用来抑制致病菌的生长。放线菌分为多个属,其中链霉菌属在医学研究中有着突出表现。研究表明,50%以上的链霉菌能产生抗生素,而目前已研发的抗生素主要来自放线菌,其中的90%由链霉菌产生。1944年,美国罗格斯大学的科学家们就从一种叫葛氏链霉菌的放线菌中成功分离出了一种化学物质,他们发现这种化学物质能抑制结核菌,从而研发出了第一种治疗结核病的抗生素。

阿塔卡马沙漠这样的环境,已经成为了研究潜在新药的好去处。

我们都知道,地球上每一种生物都在为适应环境而努力,细菌也不例外,比如超级细菌这种耐药性细菌就已经学会了摆脱现有抗生素的攻击,并严重威胁着人类的健康。据统计,每年全球都有数十万人因感染超级细菌而死亡。更糟糕的是,20世纪末以来,新抗生素的研发遇到了瓶颈。

继古德费洛之后,许多科学家也开始对阿塔卡玛沙漠生活的细菌进行研究。他们在阿塔卡玛沙漠又发现了多种放线菌,其中约40%的放线菌首次被发现,这重新燃起了科学家们寻找新抗生素的希望。2018年的一项统计数据显示,迄今为止科学家已经从阿塔卡玛沙漠发现的细菌中分离出了46个新分子,其中许多具有抗病毒、抗癌等特性。不仅如此,在阿塔卡玛沙漠发现的细菌也可能对特定疾病有治疗效果。比如2017年,科学家发现,阿塔卡玛沙漠的一种放线菌分泌的化学物质能抑制艾滋病病毒的自我繁殖,这个发现为研发抗艾滋病病毒的药物提供了一个新方向。

另辟蹊径

尽管发现了许多可能有用的细菌,但是,科学家们并没有盲目乐观。他们认为,从这些细菌中提取出的许多分子可能永远都不会用来制造救命药,因为制药不只要考虑其中的某种成分是否具有消除某种疾病的能力,还要考虑制成药物之后是否可能对人产生副作用。如盘尼西林这样的抗生素,虽然殺菌能力强,但是却有可能引发严重的副作用。此外,尽管这些细菌都具有抗细菌、抗病毒的作用,但是它们的作用有多大,是否能发挥足够的疗效这也是需要考虑的。因此,阿塔卡玛沙漠的哪些细菌可以用来制药,还需要经过严谨、细致的研究。

阿塔卡马沙漠中正在发现新的细菌种类,可以帮助我们抵抗细菌的耐药性。

除了在医学上可能建功立业之外,科学家也为阿塔卡玛沙漠的细菌找到了其他发挥作用的途径。智利微生物学家克里斯蒂娜·多拉多尔发现,沙漠细菌能够抵御高干旱和高盐度,通过研究它们的这些特性,可能对提高植物的抗旱和适应高盐环境能力有帮助。而阿塔卡玛沙漠紫外线很强,沙漠里的细菌能很好地适应这种环境,这或许可以帮助做化妆品研发工作的科学家找到保护人类皮肤免受阳光伤害的方法。

从阿塔卡马沙漠土壤中分离出的细菌,不仅可以提供抗生素,而且还可以提供新型的防晒和工业催化剂。

科学家还认为,沙漠中的一些细菌还具有工业生物催化剂的潜力。生物催化技术是利用酶、微生物细胞或动植物细胞作为生物催化剂进行催化反应的技术。生物催化剂具有极高的催化效率和反应速度,比化学催化剂的催化效率高出许多。而智利的经济支柱就是阿塔卡玛沙漠的铜矿,如果这些细菌被用于提取铜矿石中的铜,那么势必会促进这个行业的发展。此外,由于阿塔卡玛沙漠沙漠的环境与火星相似,因此科学家们一直在利用这个沙漠研究火星,通过沙漠中的细菌探索火星生命可能的样子。

阿塔卡玛沙漠的微生物种类、数量远比我们想象的要多很多。科学家们认为,他们只发现了其中的1%左右。尽管如此,这些已知的微生物种类,就对人类有如此多的帮助。而对这个沙漠中的微生物进行更多的了解,我们也将可能收益更多,也许未来更有效更安全的抗生素就来自这片沙漠。

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