科學網—嗜鹽古菌的追尋者

2021-01-12 科學網

 

科考途中的崔恆林(左一)

■本報記者 溫才妃 通訊員 吳奕

每天繞著校園西區跑步,閒暇時間去健身、爬山、騎自行車……這些都是江蘇大學食品與生物工程學院教授崔恆林的必備動作。堅持運動,一方面是出於自律,另一方面是工作需要。

「嗜鹽古菌通常生活在不毛之地。高鹽、極寒、強光,非常極端的環境下它都能堅強地存活。」崔恆林和嗜鹽古菌打交道20多年了,哪裡有嗜鹽古菌,他就趕往哪裡。

寂寞堅守

崔恆林的實驗室擺放著各種「瓶瓶罐罐」,裡面裝著的液體顏色深淺不一,有深粉、淺粉、水粉,有正紅、深紅、淡橙……「這些都是嗜鹽古菌,到我的實驗室裡看到的全是鹽。」

嗜鹽古菌生活在高鹽環境中,這些樣品都是他從全國各地的鹽湖、鹽礦、鹽田、鹽鹼地收集而來。2018年7月,他去西藏多地採集高海拔鹽湖樣品;2020年7月,他又花了一個月時間前往青海大部和海拔4200米以上的瑪多縣鹽湖採樣。

古菌是進化世系中不同於細菌和真核生物的一類原核微生物,而嗜鹽古菌是需要高鹽維持生長的一類古菌。在高鹽、極寒、強光等極端環境下,嗜鹽古菌的存在印證了生命進化的奇蹟,因此常被作為生命起源與進化研究的重要模式生物。

「古菌物種已經出現了幾十億年,可以算是活化石級別的存在。」崔恆林長期致力於嗜鹽古菌資源與應用研究,分離保藏了近萬株來自我國不同鹽環境的嗜鹽古菌,已發現並描述了嗜鹽古菌綱14個屬級和68個種級分類單元,因此當選為國際原核微生物系統分類學委員會嗜鹽古菌分類學分委員會委員,也是發現嗜鹽古菌物種數最多的一位中國學者。

這註定是一個小眾且孤獨的研究領域。描述分類一種嗜鹽古菌,順利的話大概需要三年的時間,一如嗜鹽古菌本身的特性,個體小、形態結構多樣、生長緩慢。在我國,僅有不到10所高校和科研院所、不足百名科研人員從事嗜鹽古菌研究。

崔恆林卻認為,這樣的堅守很有必要,也非常有意義,「充分挖掘微生物資源固然重要,然而先決條件是要把它培養出來。找到它、看到它、研究它,把新物種資源真正保藏下來」。

科考驚魂

崔恆林有著嚴重的高原反應。為了採樣,他前往西藏、青海多地,白天趕路、採集樣品和現場測試,晚上還要處理樣品。

隨著近海環境中古菌的突破性發現,崔恆林團隊也在我國近海沉積物中發現了嗜鹽古菌,現在正試圖尋找深海環境中嗜鹽古菌的存在。

2020年10月底,歷時50天的西太平洋航行結束,崔恆林完成了中國大洋61航次科考任務,順利返回。他採集了深海結殼區的沉積物樣品,計劃通過富集與分離,探索深海沉積物中的嗜鹽古菌。這也是他第二次參加中國大洋科考項目,此前他還於2016年參加了中國大洋40航次科考。

此次航行實行的是50天不停靠航行,需要堅強的體質和意志,要扛得住風浪,也扛得住寂寞。儘管平時已經有良好的身體基礎,崔恆林還是提前三個月就開始了體能準備。

作為科考隊員,崔恆林參與到甲板作業,後半程則是大夜班作業,樣品採集後還要第一時間進行富集培養處理。四五米的風浪是「家常便飯」,搖晃得很厲害的時候,崔恆林有自己的「抗搖絕招」,「吃不下,還是儘量吃;晃得厲害的時候,就去健身」。在完成科考任務的間隙,他還每天堅持修改學生論文。

一次回收科考裝備時,裝備上的固定繩意外地繞進了科考船引擎的螺旋槳上。這種情況極為少見,迫不得已船員們關閉了引擎,通過水下攝像輔助進行人工切割作業,用了三天時間才將固定繩割斷,順利自救。這時,科考船已經在大海上漂浮了三天三夜,漂出了100多海裡。

「想想都很驚險,又有些後怕。」可是有機會出海科考,他還是想去。

崔恆林的家鄉在海邊,海邊出生的人對海洋有一種天生的親切和嚮往。從近海到深海,崔恆林一直都認定那裡有著嗜鹽古菌的存在,只是人們還沒有發現而已,「它就像一個寶藏,靜靜地等待著尋寶人去挖掘」。

應用之夢

嗜鹽古菌呈現出不同的紅色,是因為含有類胡蘿蔔素。它的抗氧化能力很強,可以用於製作生產食品添加劑、日用品等;

嗜鹽古菌生存的極端環境,可以模擬早期地球的環境,探究外太空環境中生命存在的可能性;

……

說起嗜鹽古菌,崔恆林就像說起自己的孩子,眉飛色舞。這份對事業的熱情與執著,也吸引著越來越多的人聚集到他的團隊。

早在中國科學院微生物研究所讀博時,侯靖就聽說師兄崔恆林被稱為微生物所「可培養研究領域的第四代傳人」。有一次,師姐告訴她,剛從事嗜鹽古菌研究時對很多實驗細節不清楚,向不同課題組的崔恆林請教,他不僅耐心地講解教授技術,還經常陪同做實驗到凌晨一兩點。

在入職江蘇大學的第一天,侯靖一大早在學院大廳見到崔恆林時,他手裡拎著兩大袋從超市採購的海帶,「這是給學生做試驗用的」。把侯靖帶到實驗室後,崔恆林又在超淨臺前親自動手做起了試驗。那兩個瞬間,侯靖被徹底感動了。

「想一想,如果學生是你的孩子,你會怎麼去教?」崔恆林常對團隊教師說。日本東京大學博士畢業的朱琳在助理教學期,聽了崔恆林整整一個學期的《微生物學》課程。「50學時的課,每節課都讓我有收穫。」朱琳說,崔恆林會在每節課前修改課件,根據學生背景修改上課內容,增加最新的案例和科研進展。

正因為高度的專注和深厚的熱愛,崔恆林培養的研究生都非常優秀,均在領域內的國際權威期刊上發表了學術論文,多人獲得校長獎學金、國家獎學金。研三學生殷雪曚表示,「老師就像親切的家人,不同的學習階段給予不同的指導,深入我們每個學習細節。」

「原本我也是個急性子的人,就是因為和嗜鹽古菌打了交道,慢慢把性子磨平了。」崔恆林說,嗜鹽古菌是一種「特別慢性子」的物種,像從大洋科考帶回來的深海沉積物中古菌的富集培養就要兩個多月的時間,而進一步研究可能需要兩到三年甚至更長的時間。

崔恆林還有個夢想。

在實驗室內,崔恆林團隊把嗜鹽古菌應用於改善傳統魚露發酵,獲得了風味、營養和安全性俱佳的新型魚露。通過研究發現,嗜鹽古菌產生的蛋白酶和亞硝酸鹽還原酶,可使發酵海產品口味異常鮮美,「特別是和傳統醃製發酵食品相比,亞硝酸鹽含量可以降低60%,食用起來更加安全可靠」。

他們正在通過基因工程技術發酵製備可用於食品加工的新型酶製劑,期望儘快實現工業化生產。「發現嗜鹽古菌資源,並且把它應用好,也是對這種古老生命形式的一種尊重和敬畏。」崔恆林說。

《中國科學報》 (2021-01-05 第8版 學人)

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