萬水千山總是藥

從智利出發，在太平洋上進行150公里長途旅行是一點也不浪漫的：整日整夜的顛簸、潮濕悶熱的氣候、厄爾尼諾海流和拉尼娜現象的交替上演，就連最老練的水手也會膽怯。然而，一旦這支由南美海員和英國打撈工程師組成的探險隊到達目的地，迎接他們的將是平靜的海面。

在這里，他們可以借助引擎將船只固定下來，然后開始打撈。用錨來固定船顯然是不可能的，因為船下方的大洋底部深達8公里。下面躺著全長5900公里的秘魯-智利海溝，幽暗神秘，科考隊員們希望從里面打撈出挽救人類生命的東西。

秘魯-智利海溝只是第一站。英國阿伯丁大學的化學家馬塞爾·杰斯帕（Marcel Jaspars）正準備帶領這支國際特別行動隊，探索各處陰暗未知的海域，試圖帶回能對抗人類各種死敵——從癌癥到抗藥性細菌——新藥。在他看來，我們已經時日無多了，抗生素的失效正將人類拖向末日。

大自然一直是人類藥箱最大的供應商。市面上超過一半的藥物都來自植物、動物或是細菌。比如，阿司匹林是從楊柳的樹皮提取的，青霉素來自一種真菌，許多抗生素的誕生則要感謝土壤細菌。

有些藥物的誕生純屬意外驚喜，而一些制藥公司會依靠生物勘探（Bioprospecting）給自己帶來更多驚喜。他們將科考隊員送去荒蠻遙遠的地方，確實找回過一些寶物，比如長春花堿（Vinblastine）。這種能治療霍奇金淋巴瘤的化療藥物，就是從馬達加斯加的紫長春花屬植物（rosy periwinkle）上分離出來的。

而在另一方面，病菌的威力也變得日益強大。淋病、結核病和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）的抗藥性細菌，就連最新的抗生素都可能對付不了。英國伯明翰大學的微生物學家勞拉·皮多克（Laura Piddock）認為，不出二十年，這些疾病的耐藥菌就會對所有主要抗生素產生耐藥性，一次簡單的感染，足以讓人致命?！暗覀兪诸^卻沒有多少培養新藥的有機體?！?/p>

盡管制藥廠可以不斷合成新的抗生素類似物，但人工合成怎比得上大自然幾十億年演化出來的多樣性呢？適合人類居住的區域，只是這個星球生物圈的一小塊。在那荒蕪的沙漠中、厚厚的冰層下、深深的地底……有無數生物在極端“惡劣”的環境中生存，并茁壯成長著。

喝毒水，住冰湖

40多年前，美國華盛頓大學的微生物學家托馬斯·布洛克（Thmomas Brock）回實驗室的時候，開車穿過了黃石公園。里面密布的熱池和間歇泉上演著讓人驚嘆的表演，讓他忍不住停下觀賞，并取了些水樣帶回去。在這些近乎沸騰的液體中，他驚奇地發現了一群活躍的生命，從此開始了長達十幾年的研究。

水生棲熱菌（Thermus Aquaticus）是這些喜愛高溫的居民中的一種，它們在熱水器、核能廠的廢水排放口也存活著。水生棲熱菌能制造一種名為（Taq polymerase）的聚合酶，它的絕活是讓少量DNA大量擴增，從而將這項復雜繁瑣的工作大大簡化，因此成了全世界分子生物學實驗室的好助手，也推動了基因學的革命。

直到幾年前人們才意識到，這些杰出的環境適應分子，同樣可以對付醫藥上最棘手的敵人。位于美國新墨西哥州的龍舌蘭洞穴（Lechuguilla Cave），被稱為全世界最深和最美的洞穴之一。里面遍布著晶瑩剔透的生石膏晶體，清澈見底的地巖層湖水，全是由地下水、硫酸和巖石反應而成。這里的湖水酸性極強，以至于人們游覽洞穴時，鼻子和皮膚會感覺進入了化工廠的反應車間。但在這本應腐蝕一些生物的湖水中，生活著一種強悍的青霉菌（Penicillium），它制造的化合物能夠抑制肺癌細胞的生長。

另一個發現來自柏克利礦（Berkeley Pit）。這是美國蒙大拿理工學院附近的一座荒廢露天礦坑，里面有片流淌著毒液，深達四五百米的湖泊。高度酸性的湖水飽含重金屬，卻長滿了奇異的微生物。2006年，蒙大拿理工學院的唐·斯蒂爾勒（Donald B Stierle）和安德里亞·斯蒂爾勒（Andrea A Stierle）從毒水中提取出一種微生物，發現它能讓卵巢癌細胞的生長速度降低50%（Journal of Organic Chemistry， vol 71，p5357），這種微生物后來就取名叫柏克利酸（Berkelic Acid）。

英國肯特大學的微生物學家阿蘭·布爾（Alan Bull）曾在世界上海拔最高的沙漠中搜尋類似的生命體。智利的阿塔卡馬（Atacama）沙漠面積有兩個意大利那么大，是地球上最干燥的地方。全年烈日高照，有云彩的日子不超過二十天，每十年下的雨量只能用毫米來度量，某些地區甚至幾百年都沒見過雨水。美國航空航天局NASA把這片貧瘠強酸的沙漠當作火星模擬場。布爾卻希望在這兒找到放線菌（actinobacteria）。這是他夢寐以求的一種生物，它富含可以穿過人體防御系統的微小分子，是理想的藥物原料。

布爾原本覺得，能在這兒收獲幾個碩果僅存的物種就不錯了，結果最后一數，他們收集到足足一千來種。這些菌群有些是我們熟悉的品種，有些則聽都沒聽過。它們培養出的化合物，有的能消炎，有的能抗癌，有的是抗生素。“里面很多都是醫藥界從沒接觸過的潛力分子?！辈紶枬M懷希望地說。

沙漠并不是唯一提供希望的地方。南極洲，這片巨大的未知區域，已經向生物勘探開放了，而這一切都歸功于氣候變暖。英國諾桑比亞大學大衛·皮爾斯（David Pearce）一直在研究霍奇森湖（Hodgson lake）打撈上來的樣本。這片湖原本被壓在厚厚的冰層下，隨著氣候暖化，冰川逐漸消失，科考隊得以把埋在湖里十幾萬年的沉積物打撈出來。在這些淤泥中，皮爾斯找到的生物數量比想像中豐富得多。“也許物競天擇的力量并沒有我們想象那么嚴苛，大自然對生命還是很寬容的。”

更重要的是，通過基因組的研究，他們發現南極洲湖中生物不僅量多，物種多樣性也很豐富。其中超過四分之一的湖中生物，跟已知物種的DNA序列是完全不匹配的?！拔覀冊詾檫@種環境生存的有機體應該高度相似，”皮爾斯很驚訝，“沒想到，里面有淡水生物，有海洋生物，有極端微生物（Extremophilic，能在如高溫、高鹽、高酸、高壓等極端環境中正常生長的微生物），還有些是世界公民?！?/p>

另一個人們曾以為不存在生命的地方，就在我們腳下，埋在深深的巖石中。地底深處是一片廣闊的生態系統，就像未開發的南極洲一樣，但它跨越了幾乎整個地球。

暗無天日

在我們對深海生物不斷取得新發現的時候，大洋中的海溝，仍是等待開發的處女地。按美國伍茲霍爾海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institute）深海生物學家蒂姆·申克（Tim Shank）的說法：“海溝中有著地球上最大的未探索生物群落?！?/p>

“在海溝里，我們通常稱為超深淵帶（hadal zone）的地方，同時結合了好幾種極端條件：極大的壓力、完全的黑暗、接近2攝氏度的溫度。這種溫度雖然不是極寒，卻能扼殺大部分細菌的生長。”英國阿伯丁大學的馬塞爾·杰斯帕介紹。除了這些極端條件，海溝本身也是個獨立的生態系統，就像在海底的桃花源，與世隔絕，里面的生物肯定有著不同尋常的特性。

去年，杰斯帕的推測得到了證實。微生物學家羅尼·格魯德（Ronnie Glud）和南丹麥大學的同事對挑戰者深淵（Challenger Deep）底部提取的樣本做了分析，發現在這片深達11公里，相當于從北太平洋水面往下潛一又四分之一座珠穆朗瑪峰的地方，大概一塊方糖大小的泥里就生存著一千萬種生物，這個數量是海溝頂部泥土中的十倍。

為什么這種永不見天日的地方生物如此多？格魯德認為，海溝也許是收集食物養分的理想場所。它們遼闊、陡峭的斜坡就像漏斗一樣，將有機物源源不斷地往下輸送。在海溝底部生長的細菌，只要張著嘴等吃就行了。

那么，這些種類豐富的微生物里能不能找出新藥來呢？杰斯帕和布爾的合作首先取得了成果。在日本遙控潛水艇從馬里亞納海溝拖出的樣品中，他們分離出一種名為深海容壓放線細菌（Dermacoccus abyss）的種群。這是一種從未見過的生化家族，它們產生的Dermacozines細胞毒素，是引發昏睡病的寄生蟲的克星（International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology， vol 56， p1233）。

杰斯帕希望在秘魯-智利海溝中也有同樣的發現?！捌駷橹?，人們只從那里提取過兩三次樣本，而且菌類也不是樣本提取的目標。”之前的科考人員感興趣的是蠕蟲和其他小的有機體，他們確實也找到了獨特的物種?！八?，我覺得我們成功的幾率很大?！?/p>

手握歐盟950萬英鎊（約等于9500萬人民幣）的資助，杰斯帕開始了這項命名為PharmaSea的大探險。他仔細地挑選了所有隊員，他們來自13個國家、25家科研和商業機構，各有所長，是個全明星夢之隊。英國的打撈公司Deep Tek專門開發了一種新型繩索絞盤組合，希望幫他們擺脫專業科考船，從而將取樣的成本降低十個點。

但他們還需要跨越最后一關。

對于極限地區的生物來說，人類生存的環境就像它們的家對人類來說一樣，是個死亡之地。伍茲霍爾海洋研究所的崔西·曼瑟（Tracy Mincer）舉例：“海溝底的生物通常是嗜壓生物（piezophiles），只有在強大的壓力中才能生存。所以，光是把它們從溝底帶到水面的這段路程，都可能是致命的?！币虼?，他們設計了各種復雜的加壓艙，模擬海底不同深度的壓力，盡量讓這些敏感的小生物賓至如歸。

新藥試驗

把樣本挖出來，在確保其存活的情況下，千里迢迢帶回實驗室，這才給尋找新藥之旅開了個頭。PharmaSea團隊希望在2016年項目結束時，選出幾種可能制成新藥的成分，用來做動物實驗。

首先，他們會把有用的菌種分離出來，培養壯大。然后，他們會把這些細菌制造的幾百種化合物和感染了不同疾病的細胞匹配?！叭绻膫€化合物針對某種疾病有反應，我們就提純它，直到找出到底是什么物質產生了效果，接著進一步做實驗。”杰斯帕介紹。

可想而知，這是一項復雜繁瑣的工程。幸運的是，一些最前沿的技術可以讓實驗簡化。比如，比利時魯汶天主教大學（Catholic University of Leuven）的研究員開發出了一種用斑馬魚做實驗的方法。他們發現，斑馬魚就和小白鼠一樣，是個理想的實驗對象。它們和人類擁有高度類似的基因、生理學和藥理學特性。更重要的是，用斑馬魚來做實驗，篩查的速度要快得多，而且只需少量樣本就可以了。杰斯帕已經招募了該大學的研究員，準備讓他們測試治療神經系統疾病的藥物。

一旦某種藥物有了效果，醫藥公司便可以大規模量產，這次生物勘探也有了完美的收場。但對于杰斯帕來說，還有更多勘探目的地在向他招手，比如新西蘭的克馬蒂克群島（Kermadec）海域，西太平洋的馬里亞納海溝（Mariana），還有日本的伊豆-小笠原海溝（Izu-Bonin）。

當然，他們需要先完成秘魯-智利海溝的探索。科考船還有幾星期就出發了，到達目的地海域后，Deep Tek公司的打撈工程師會拋下一米長的取樣儀器。4到6個小時之后，這些儀器將沉到海床上，開始挖掘，直到把自己埋進深深的淤泥中。工作完成后，馬達會推動它們回到海面上。整個取樣過程會持續十天，所有人二十四小時輪班工作。每個人都希望這些帶回的寶貝能在醫藥界力挽狂瀾，把埋藏了幾百萬年的生命力釋放出來。