《BBC科技聚焦：尖端探索》

　　BBC《聚焦》(Focus)杂志 编

　　张婧婧 译 沈志侠 朱达一 黄锦维 审校

　　人民邮电出版社/2021.8/59.90元

　　在大多数潜水员的愿望清单上，泥浆和海绵可能不是很重要。但是，美国伊利诺伊大学芝加哥分校的科学家、探险家布赖恩·墨菲将目光投向了潜伏在湖底的沉积物和粘在沉船残骸上的黏糊糊的动物。这是有充分理由的，他最近从密歇根湖带回了一团泥浆，其中所含的细菌可以合成两种未知的分子。实验室的测试表明，这类化合物对引起结核病的细菌是致命的，而结核病是一种现有药物难以攻克的疾病。“几百万年来细菌一直在互相争斗，”墨菲说，“我们只是利用了这种力量。”

　　在世界范围内，超级细菌的数量正在增加。早在2016 年，美国就有两名患者被发现感染了对许多抗生素都有耐药性的大肠杆菌，其中包括通常作为最后手段才开出的药物。这是一个令人担忧的趋势——细菌在与我们用来杀死它们的抗生素的斗争中占了上风，并且由于我们对这些药物的滥用，细菌的优势正在增加。

　　“想要对付耐药性就得找到新的化学物质。” 墨菲说。

　　许多现代勘探者正在水下寻找这种新的化学物质，他就是其中之一。

探索深处

从冰冷的极地海洋到灼热的海底热泉，从珊瑚礁到内陆湖泊，覆盖地球70%面积的广阔水域是众多生物的家园，包括许多进化出复杂化学防御机制的动物以及大量的微生物——人们认为大约90%的海洋生物是微观范畴的。从这些生物中，研究人员正在发掘能构成新药基础的分子。

　　利用自然界获取药物不是什么新鲜事——服用一片阿司匹林，你的头痛就会被从柳树皮中提取的一种物质缓解。随着细菌耐药性的不断增强，人们希望大自然的“医药箱”里能有更多可供利用的药物。成功的关键就在于筛选所有有效的化学物质，从中找出可以对抗疾病的那些。“研发药物的失败率高得惊人，这已经不是什么秘密了。”墨菲说，“很难找到一组不仅能针对特定疾病，而且能在极其复杂的人体环境中发挥作用的分子。”

　　为了解决这个问题，墨菲正在努力改善样品采集的过程，因为这是近几十年来药物开发中少数几个没有发生重大变革的步骤之一。根据墨菲的说法，在原生地寻找分子是药物开发的一个重要部分，所以他决定使用一种全新的资源：公众。

　　与业余水肺潜水员聊天时，墨菲萌生了在沉船中寻找海绵的想法。这些不讨人喜欢的动物一生中大部分时间都待在原地，通过过滤水来获取食物，其身体上寄生着成群的细菌。“细菌最多可构成海绵中生物量的30%或40%。”墨菲解释道。淡水海绵在美国五大湖地区随处可见，但人们对它们几乎一无所知。墨菲并没有亲自出去收集海绵——这是一项既耗时又成本高昂的工作。他推出了一个公众科学项目，要求潜水员在外出时为他收集少量样本。墨菲希望最终能绘制出海绵和细菌在五大湖的分布图，使未来的工作更有效率，将精力集中在五大湖及其周边最能出成果的地方。

多样的海洋

当生物勘探者在20 世纪50 年代首次把目光转向海洋时，他们最初的目标是珊瑚礁。这些熙熙攘攘、物种众多的生态系统是值得一看的地方。它们拥有许多天然产物，其中一些已经被成功地用于药物开发。早期的发现之一是化疗药物阿糖胞苷，该药物于1969年在美国获得批准，其最初是在佛罗里达群岛礁石上的一块海绵中被发现的。另一种名为“曲贝替定”的抗癌药物来源于加勒比海的海鞘，该药物自2007 年起在欧洲投入使用，自2015 年起在美国投入使用。

　　在其他地方，有些研究人员甚至在更深的海域寻找新的化学物质。由马塞尔·贾斯帕斯教授带领的一支名为“药海”的国际团队正在深海（包括海沟底部——海洋的最深处）寻找新的抗生素。贾斯帕斯将海沟称为“负岛”，因为它们向下插入海床，而不是向上耸起。“每条海沟都可能经历了数百万年的独立演化。”他说道。贾斯帕斯和他的合作者将无人驾驶的探测器发射到几千米深的海底，带回了含有独特细菌的泥浆。近年来，使这些极端生物能在实验室中存活的技术已取得了进步，因此实验得以进行。据贾斯帕斯称，他们已经进行了大约10 万次测试，目标包括ESKAPE病原体。这6 种菌株对现有的多种抗生素表现出越来越强的耐药性。

　　“药海”团队的最终目标是将范围缩小到两种可以大规模生产的化合物上，并将其用于临床前的试验。迄今为止，他们最有希望的发现是能够有效治疗神经系统疾病的化合物，尤其是针对癫痫和阿尔茨海默病。

未来的新方向

墨菲和他的团队已经收集了1500 多种水生细菌，并利用它们创建了小分子资料库，用以筛选抵抗病原菌和癌症的小分子。

　　竞赛已经开始，生物勘探者们必须加快步伐。世界各地的珊瑚礁都在恶化，人类活动也不断威胁着地球上的海洋、河流和湖泊的健康和生物的多样性。希望我们能在地球水质病入膏肓之前找到所需的药物和治疗方法。