极端微生物:有望造福人类的特殊生命
一场引人入胜的国际学术会议
经常参加学术会议的人,往往会有这样的经历:如果开幕式的会场可以用“门庭若市”来形容,而到了闭幕式就只能用“门前冷落车马稀”来形容了——这大概是因为会议越是开到后面,内容越不精彩,参会人员越是疲惫。然而,刚刚闭幕的“2006年国际极端微生物学术研讨会”却是另一番景象:会议主办方接到的正式注册参会人员和工作人员总数约为120人。考虑到存档,主办方共准备了150份会议材料。然而,还没等到开幕式正式开始,会议组委会就已经接到“会议材料不够”的报告。不仅如此,大会从开幕起就一直“门庭若市”,而会议即将闭幕的那个下午,宾馆提供给会场的189张椅子居然不够用了,只好增加临时座位……
这是一场寻常的学术会议,然而,它又是一场少有的无人缺席的学术会议。当记者提起它的时候,组委会主席之一的东秀珠的眉眼间透出掩饰不住的自豪与兴奋,“除了大会正式代表,会议吸引了很多年轻人的关注。我们在会场发现很多博士生、青年教师和年轻的科研工作者,他们自始至终都在认真倾听。你知道么?这就叫做‘后继有人’——对一名科研人员而言,这太令人激动和欣慰了”。
“2006年国际极端微生物学术研讨会”是由中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室和“973”项目“极端微生物及其功能利用的基础研究”主办的。会议组委会主席是该实验室主任黄力研究员和副主任东秀珠研究员。极端微生物学术研讨会之所以能够办成一场无人缺席的学术会议,东秀珠总结说:“这与会议主题有关系。这次会议的话题都是极端微生物领域的前沿问题,所请的专家也都是长期在科研一线工作的人员。题目本身对会议代表和年轻人很有吸引力,而报告内容体现了极端微生物所揭示的生命奥秘和应用的前景,大家都觉得很有价值,就更没有理由走开了。”“当然,这也与会议组织者的风格有关系,我们就是要把会议开得很实、很前沿。”她不无自得地说。据东秀珠介绍,本次会议有意识地将学术报告安排得比较集中,“太零散了会给与会者造成不必要的负担”。
这场无人缺席的会议的闭幕式反而掀起了高潮,外方代表为了表示对组委会提供的优秀交流平台的感谢,推选国际极端微生物学会主席、来自德国的Garo Antranikian代表他们制作了一面五星红旗高高飘扬的幻灯片作为致谢发言的背景。
极端微生物:小精灵,大前途
提到生命体,人们一般都会想到动物和植物。其实,微生物和动物、植物一样,是自然界最重要的生命形式之一,只是因为微生物个体过于微小,不像一般动物和植物那样易让人们感知它的存在和功能,从而阻碍了人们对其的感性认识。其实,早在显微镜被发明的1676年,人类就发现了微生物的存在,并开始了相关研究。微生物在地球上主要担负分解代谢功能,没有它们的活动,地球将是一个巨大的垃圾场。并且,微生物在工农业生产中的应用非常广泛,生活中常见的食品发酵、抗生素的生产等都有微生物的贡献。
据东秀珠介绍,在人类认识微生物的过程中,在一度被认为是生命禁区的极端环境里,陆续发现了许多微生物以其独特的生理机制及生命行为在繁衍生息,这些微生物被称为极端微生物。目前发现的极端微生物主要包括嗜酸菌、嗜盐菌、嗜碱菌、嗜热菌、嗜冷菌及嗜压菌等。由于它们具有特殊的基因结构、特殊的生命过程及产物,并对人类解决一些重大的问题如生命起源及演化等有很大的帮助。例如,把分子生物学和基因组学研究往前推了一步的PCR(聚合酶链式反应)技术,是因为应用了嗜热微生物的酶而得以实现的,使得在很短的时间内在体外大量地复制DNA。而PCR技术的发明人穆利斯(K.Mullis)也因此于1993年获得诺贝尔化学奖。
目前,许多极端微生物体内的一些酶类已得到广泛的应用,如用嗜碱微生物生产的洗衣粉用酶,每年市场营业额高达6亿美元。东秀珠指出:“极端微生物是亟待研究和开发的领域,如果我们能够成功应用其特性,对节约能源、提高效率将产生重要的影响。”譬如说,工业发酵生产中,由于普通的微生物生产的菌株不耐高温,所以需用冷却过程来降低发酵过程中产生的热量,以确保菌株的活力。如果能够找到合适的嗜热微生物来发酵,则可以避免不必要的资源和效率浪费。
东秀珠还指出:“在充分认识极端微生物的生物学特性的基础上,如果能够有效地将其用于生产中,有望在减少废弃物污染的同时,把它们转化为可利用的资源,真正实现变废为宝。”例如,待处理废水一般是酸性、碱性或含盐量大的环境,只有合适的极端微生物才能够分解其中可能造成环境污染的物质,在净化水质、提供生活用中水的同时,结合化学和生物的手段还能够将有害物质转换为能源。“这才是真正可持续的循环经济,”东秀珠说,“生物能源是真正取之不尽、用之不竭的能源,但目前生物能源技术还不成熟,为此,现在国家加强极端微生物研究是有前瞻性的。”
我国极端微生物研究发展迅速
经过国内外科研人员的不懈努力,目前人类已经掌握了极端微生物的部分机理,能够解释一部分问题,但距离全面了解和利用极端微生物还有很长的路要走。东秀珠说:“研究的过程就是发现和掌握极端微生物‘脾性’的过程。人类要利用极端微生物,就必须充分认识其‘脾性’,但就目前来看,我们对极端微生物的认识还很肤浅,从科研到大规模应用尚需时日。”
对此,东秀珠表示:“自然科学的任何研究都有一个积累的过程,完成最后飞跃之前的过程往往是相当漫长的。为此,从国家层面应该有一个长远的打算,否则很难取得大的突破。政府对极端微生物研究是比较重视的,给予了很多投入,如果能有更长远的规划和部署,将会促进研究取得更大进展。”我国极端微生物研究起步较晚,一直处于追赶的态势之中,但近几年差距在不断缩小。
东秀珠说:“目前,我们还需要建立三个环境,第一个是资源共享环境,以便共享稀缺的微生物资源;第二个是技术平台环境,建设高通量的实验设施,保障极端微生物资源的合理利用;第三个是软环境,需要在国家宏观政策的指导下建立一个完善、健全的管理体系。有了这三个环境,我们的科研工作将进展更快。”
研讨会催生新的合作契机
“国际极端微生物学术研讨会的召开已经证明我们具有了与国际一流科研人员和科研成果对话的能力,”东秀珠说,“我们的发展速度让国外科学家感到惊讶:一方面,他们感觉到中国的科研人员工作很扎实、很前沿,这很出乎他们的意料;另一方面,中国的研究人员大多数年纪并不大,台下闻名而来听取报告的也以年轻人为主,这让他们很振奋。这次会议不但展开了激烈的学术对话,还向国外极端微生物研究专家展示了中国极端微生物研究的进展,展现了中国科研工作者和青年学生的良好精神风貌。”
东秀珠介绍说,“国内外代表在这次会议上都表达了要求加强深层次、高水平合作的迫切心情。”很多代表在会议还没结束的时候就已经在认真商讨具体合作内容和合作方式的问题了。如极端嗜盐古菌遗传学与基因组学领域的国际知名学者S. DasSarma教授在会议期间就表达了与微生物研究所研究员向华全面合作的愿望,并邀请他近期访问其设在马里兰大学海洋生物技术研究中心的实验室——迫切之情,可见一斑。
国际极端微生物学会的几位领导人一再表示,希望2010年的国际极端微生物大会能够在中国召开。另据了解,Garo Antranikian在会议结束即将登机回国之际,激动地对会议组织者表示:如果可能,一定要在9月份即将召开的全球极端微生物大会上多给中国几个参会名额,因为中国的极端微生物研究让他真切地感受到了合作的必要。
来源: 科学时报