深海生物及其基因 資源調查動態與我國現狀

邵宗澤，國家海洋局第三海洋研究所研究員，國家海洋局海洋生物遺傳資源重點實驗室主任。國家百千萬人才工程人選，國家政府特殊津貼專家，中國大洋協會重大項目首席科學家，中國大洋有突出貢獻專家。建立了我國第一個規范化的海洋微生物資源保藏管理中心。

深海是地球表面生物多樣性最豐富的地區，對深海生物系統及生物資源的研究，對于生物起源和進化、生物對環境的適應性以及醫藥衛生、生物技術、輕化工等方面的研究，都能夠起到重要的推動作用。近年來，國際上對深海生物資源，尤其是深海生物基因資源的勘探和研究越來越關注，邵宗澤研究員為我們介紹了國內外深海生物資源的勘探和研究現狀，并對我國這方面存在的問題與不足提出了自己的看法與建議。

記者：請您為我們介紹一下深海生態系統調查研究的意義與動態情況。

邵宗澤：深海水體、深海沉積物、深海平原、海山、海溝、冷泉等各種生境構成了深海特殊的生態系統。深海生態系統是地球上最大的生態系統，復雜獨特、生境多樣，蘊藏著巨大的基因資源，已引起國際社會高度關注。

與地球上其他生態系統相比，對深海生態系統的調查研究還很少。雖然早在1977年，美國“阿爾文”號深潛器就發現了深海熱液區，但目前對深海熱液生態系統的認識還比較膚淺。不同地質背景的熱液成分及生物群落組成具有獨特性，目前對各大洋的熱液生態系統的分布與生物種群特征還沒有全面的了解。對古菌、細菌以及噬菌體等在深海生態系統的形成與維持過程中的作用，還有很多問題等待解答，熱液活動在地球生命起源中的作用仍是一個謎。

記者：深海微生物是深海生態系統的重要成員，請您介紹一下國際上深海微生物調查研究的情況。

邵宗澤：微生物是深海生態系統中的重要組成部分，與其他海洋生物形成了密切的共附生關系。深海極端高溫、低溫、有氧、無氧等各種各樣的環境條件選擇出了多種多樣的微生物。營養貧乏的大洋環境造就了寡營養的海洋微生物，寡營養微生物以其精簡的基因組和特殊的代謝機制適應了特殊的深海環境。總的來說，各種古菌、細菌、噬菌體廣泛分布于整個海洋環境，構成了獨特的“深部生物圈”，它們在地球生物化學循環中起著重要作用。

其中，深海化能自養微生物對熱液及海底冷泉生態系統的形成至關重要。用時8年的化能自養生態系統計劃（ChEss project）對南大西洋、南太平洋等四個海區的深海化能自養生態系統進行了調查。在位于南太平洋開曼海槽（Cayman trough）的超慢速擴張洋中脊，發現了水深最深熱液口（6800米），生態環境獨一無二；在南大西洋中脊發現了最熱的熱液口，還在新西蘭附近發現了巨大的深海冷泉區，在北極的摩恩（Mohns Ridge）發現了大量的硫氧化菌席。

深海沉積物也是一個巨大的、天然的DNA資源庫，僅位于深海沉積物頂部的10厘米空間，據估算約含有4.5億噸脫氧核糖核酸（DNA）。已經證實，海底1626米以下的沉積物中也有微生物活動。深海中蘊藏著地球上最為豐富的物種多樣性和最大的生物量，被公認是未來重要的基因資源來源地，具有巨大的應用開發潛力。

隨著環境基因組、宏蛋白組等組學分析技術的進步，對海洋微生物的認識取得了重大進展。美國克雷格?文特爾研究小組開展的海洋微生物環境基因組系列調查發現，僅在表層海水就有大量的微生物新物種、新基因、新蛋白、新途徑。這些微生物新物種、新蛋白家族、新代謝過程的科學價值、環境作用和資源價值目前難以估量。

記者：目前，深海生物基因資源已成為各國在國際海底競相角逐的戰略資源，能不能介紹一下國際社會的看法與態度？

邵宗澤：人類對海洋生物基因資源知識產權的擁有量每年在以12%的速度快速增長，目前有超過18000個天然產物和4900個專利與海洋生物基因有關，說明它不再只是個應用遠景，而是一類現實的可商業利用的重要生物資源。基因組測序技術與生物信息技術的發展，大大加速了海洋微生物基因資源的發現與發掘速度。

目前，公海海洋生物基因資源的保護與可持續利用，以及知識產權歸屬已經成為聯合國國際海底會議的重要議題。從2004年起，聯合國會員大會成立了“國家管轄以外海域的海洋生物多樣性工作組”，每兩年召開正式會議磋商，我國每次由外交、管理人員和學術專家應邀組團參加，目前還沒有被國際社會廣泛接受的法律框架來保護和規范海洋生物基因資源的開發。

發達國家與發展中國家因各自的經濟實力、深海調查能力的差異，對海底遺傳資源生物勘探所持的態度也不一致。發達國家堅持先入為主、自由采探，主張知識產權的保護。相反，發展中國家主張“人類共同遺產”原則，堅持利益共享，不支持公海海洋生物基因資源知識產權的申請保護。

記者：我國近年來在我國大洋深海生物基因資源勘探方面的研究進展與現狀如何？

邵宗澤：我國在“十五”期間就啟動了深海生物及其基因資源的相關研究，并依托國家海洋局第三海洋研究所建立了中國大洋生物基因研發基地。在深海微生物研究裝備的研制、深海微生物基礎科學研究以及資源開發應用方面取得了重要進展。從2003年起，初步建立了我國第一個深海微生物資源庫。2005年起，在國家自然科技資源共享平臺的支持下，在深海微生物資源庫的基礎上建立了中國海洋微生物菌種保藏管理中心。經過六年積累，分離了大量新的大洋微生物資源，并通過資源的標準化、規范化整理，建立了資源共享平臺。

“十一五”期間，在大洋協會洋中脊項目支持下，發表深海微生物研究論文200多篇，其中147篇SCI文章發表在美國科學院院刊等重要學術刊物上。在極端微生物資源獲取、極端酶研究、活性物質篩選以及微生物多樣性分析等方面取得了重要進展，初步形成了集大洋生物基因資源勘探及大洋科學研究于一體的優秀團隊。

“十二五”期間，在深海生物調查技術能力、深海（微）生物勘探與資源潛力評估以及微生物資源開發方面，已經得到了在科技部、海洋局、大洋協會等各 類項目大力支持，有望獲得更大的進展。

記者：在深海生物基因資源勘探方面，我國還存在哪些不足？您認為應該如何提高我們的研究水平來縮短差距？

邵宗澤：通過近十年的努力，我國在深海生物基因資源方面有了一定的積累，但相比發達國家，在采樣技術等方面還有較大差距。我們在深海調查與樣品采集方面技術手段還有待加強。雖然我們也有了載人深潛器和水下機器人，但觀測與采樣工具還比較欠缺，深海作業的經驗也很缺乏。在生物資源研發方面也存在較大差距，需要繼續加強在深海極端生命過程、工業酶、先導化合物篩選、深海微生物環境作用等方面的研究。深海生物資源的開發、產業的形成一方面需要國家政策的扶持，也需要企業的積極參與。

另一方面，我們需要進一步加強機制建設，重視知識產權的保護，建立合理的利益分配機制，吸納社會各方資金，加快從深海環境樣品到可利用生物基因資源的有效轉化。相信隨著技術的發展和投入增加，我們將會在深海生物調查的技術手段與生物新資源開發利用能力上快速縮短同發達國家的差距。