点击显示 收起
一提到人类能从海洋生物中获得什么好东西，人们首先想到的可能只是鱼虾蟹藻等常规海产品，而这些产品都可以通过捕捞或养殖获得。
事实上，海洋的生物宝藏却远不止这些。
如今，生命科学领域的科研人员正在深度挖掘海洋生物开发的可能性——海洋生物活性物质。它们可被用于生产酶制剂、农用生物制剂、药物、功能性食品和保健品，甚至能源……
海洋生物活性物质的利用比常规海产品要复杂得多，譬如，海洋药物从发现到实现产业化可达10年以上。生命科学要做的，就是让心急的人们早日“吃上”海洋生物活性物质这块“热豆腐”。
海洋生物被“活学活用”
所谓海洋生物活性物质，是指海洋生物体内所含有的对生命现象具有影响的微量或少量物质，主要包括海洋药用物质、生物信息物质、海洋生物毒素产生物和功能材料等海洋生物体内的天然产物，以萜类、皂苷、甾类、多肽、多糖、蛋白质等结构类型存在。
科学技术需要“活学活用”的理念，在海洋生物活性物质研发中可谓得到了充分体现——这些物质能够应用于生物酶、药物、农用生物制剂、食品等领域。
据我国海洋研究领域的人士介绍，海洋是工业生物酶资源的重要宝库。由于海洋环境的特殊性，从海洋微生物中往往能够找到拥有优良特性的新颖生物酶。海洋微生物的特色酶类，主要包括嗜热酶、嗜冷酶、嗜压酶以及其他极端酶类。
美国国家癌症研究所科学家戴维·纽曼认为，海洋中的生物物种丰富多样，无论形体大小、质地软硬抑或速度快慢，都能生存下来，这说明它们具有自我保护和抵御疾病的能力。特别是那些体内含有生物活性分子、能够通过化学方式来保护自己的海洋物种，很可能蕴涵丰富的药物资源，极具开发价值。
近些年的进展也确实验证了纽曼的判断。中科院《2013高技术发展报告》显示，从2008年开始，全球每年从海洋生物中分离出的活性化合物有1000多个。目前，已有7种药物来源于海洋生物，包括4种抗癌药物、1种抗病毒药物、1种止痛药物和1种针对混合型高脂血症药物。
海洋生物活性物质中提取的药物不仅可以治疗人类疾病，而且还可以用于农业和畜牧业中。例如几丁质、壳聚糖等具有多种功能活性的多糖均在海洋中大量存在，由此制成的生物活性物质产品可减少农作物化学农药和化肥的使用，有助于解决养殖业中抗生素滥用的问题。
此外，成分丰富的海洋生物活性物质还被应用于食品工业等领域。科学家甚至正在尝试从其中提取生物质能源。
生命科学的巨大推力
海洋生物活性物质能被“用活”，离不开生命科学的巨大推力。
上述报告显示，分子技术革命从根本上改变了海洋生物活性物质分离提取策略。随着基因组学、蛋白质组学等组学的不断涌现，研究人员不仅可以对海洋天然产物长期存在的疑问进行解答，阐述海洋天然产物多样性的产生机制，进行基于生物合成机制的工程改造，从而产生新的天然产物，还可以利用基因组学进行目标导向的天然产物挖掘。
传统的生物活性物质研究方法可以概括为“活性筛选——提取分离——结构鉴定”，基于基因组学技术的生物活性物质的发现，是利用生物信息学先预测出生物活性物质的生物合成基因簇，随后预测出具体的理化性质，再进一步通过生物学和化学的手段鉴定出目标产物。这种方法目的性强，所获取的化合物大多数为新化合物。
自2000年开始美国穆尔课题组报道第一例海洋放线菌生物活性物质肠球菌素的生物合成以来，海洋微生物活性物质合成机理的研究逐步发展成新的热点。迄今已有30多种海洋微生物活性物质的合成基因簇得到了克隆和鉴定，科学家从中发现了众多具有新颖催化机理的工具酶。
研究人员通过基因阻断、回补、异源表达等分子生物学手段，获取了众多的中间产物和衍生产物，其中部分产物表现出更好的抗菌、抗病毒和抗肿瘤等生物活性。这些生物合成基因簇和新颖工具酶，为利用组合生物合成技术生产更多的生物活性物质奠定了基础。
止步发现阶段的尴尬
相对国外而言，我国开展海洋生物活性物质合成机理的研究起步较晚，但进步较快。仅在2011年～2012年，以中科院南海海洋研究所为主导的科研人员已经公布了5种海洋生物活性物质的生物合成途径。
今年初国务院出台《生物产业发展规划》强调，加快海洋生物活性物质的开发应用，发展工业用酶、医用功能材料、生物分离材料、绿色农用生物制剂、创新药物等海洋新产品。
然而，在现实层面，各种新技术不断涌现，但海洋生物活性物质产业化道路并不平坦。
“目前发现的很多具有新结构、新活性的化合物都停留在发现阶段。”中科院南海海洋所研究员张长生说，“部分活性好的海洋天然产物含量低、稳定性差，难以进行结构鉴定和高通量活性筛选，人们将此形象地描述为‘在死亡之谷里穿行’。”
而要将海洋生物活性物质开发成新药，道路则更加漫长艰难。即使部分品种进入到临床评价阶段，还需要确定化合物的活性机制和作物位点，进行体内毒性和活性评价、药物性能鉴定等。这些需要天然产物研究、有机合成研究、分子生物学等方面研究人员密切合作。
“如果光靠个别研究机构单打独斗的话，产业化是很难的。”张长生认为，“需要将各方面力量有机地联合起来，形成合作机制。一旦合作机制建立起来，研发和产业化就会容易得多。”
他还指出，与发达国家生物技术企业热衷研发不同的是，我国海洋生物活性物质研发目前尚缺乏企业的参与。
为此，他建议国家通过建立相关科研机构，将各方面的研究人员集中在一起，达到资源整合和优势互补，并加强学术研究机构与企业之间的合作。