海洋科技之窗｜蓝色活力海洋微生物

在上一期专栏笔者提到，海洋与我们生活和经济发展息息相关，拥有约百分之九十七的地球总水量，作为地球上最大的自然生态系统，为维持人类和地球生物圈的稳定生存环境提供了重要支撑，是人类文明可持续发展的源泉。

海洋微生物的多样性则是维持健康海洋生态的重要组成部分，亦与整个生态系统健康以及人类健康息息相关。据以往记录，一般认为世界上只有三万五千种海洋微生物和八十个细菌门。然而，这一资料的准确度却有待考察，因为海水中许多微生物物种数量极其稀少，使得收集和研究工作极其困难，故笔者认为我们可能大大低估了海洋微生物物种的总量。

海洋微生物与地球气候

海洋生态系统的稳定性离不开海洋生物多样性。海洋浮游生物是海洋生态系统中看不见的英雄，它们在碳汇、循环和调节气候变化中起着不可取代的作用，研究浮游生物在不同时间尺度上如何回应环境变化，将对了解和预测气候变化带来的影响至关重要。值得一提的是，海洋微食物网在调节初级生产力、碳固存和生物地球化学循环中起着关键作用，并且蕴藏巨大药物开发潜力。

南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）香港分部的方向一项目负责人刘红斌教授正是研究这一领域的领衔科学家，他带领的团队考察沿海及大洋的关键微生物功能群（如初级生产者、固氮生物和小型浮游动物）如何应对气候变暖和其他相关的环境压力，以及海洋浮游生物群落在变暖的海洋中对环境压力的回应和适应。

近期，刘教授团队在下列三方面研究取得了突破：

1）通过对历史资料的分析发现，受暖化和富营养化的共同影响珠江河口的矽藻对甲藻的比例在过去二十年持续增长，同时用模型预测这个趋势将会持续（Global Change Biology, 2021）；

2）创新性地运用温度适应机制假说，比较不同时间尺度上浮游植物群落生长的温度系数，发现自然水体中浮游植物群落生长表现出部分热适应能力，该成果有助于理解气候变化对初级生产者的长期影响（Limnology and Oceanography Letters, 2021）；

3）用宏转录组等方法，揭示了浮游动物肠道微生物对银纳米颗粒和银离子的代谢需要和解毒机制，从而达到保护宿主免受伤害（Environmental Science: Nano, 2022）。

生物膜与海洋污损现象

此外，海洋微生物的生长及由此形成的生物膜，是造成生物污垢及抗菌素耐药性的根本原因，这两者分别对船舶维护、海洋运输、人类健康等等具有重大影响。生物膜是随着环境变化而变化的，并可以释放出化学信号影响海洋生物的附着。海洋生物污损现象是由海洋菌形成生物膜，使得海洋污着生物吸附于水下设备，造成不同程度的经济损失。例如：船体上黏附的生物污着物不仅损坏船体，而且导致航运速度减慢、燃油浪费及环境污染。但是如何在顶层设计相关政策时，就规范业界使用新型绿色环保的海洋抗污损剂，则是另一个值得深思和探讨的课题。

周文亭
香港科技大学钱培元讲座教授南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）香港分部经理周文亭

文章刊于《星岛日报》2022年4月21日教育版「海洋科技之窗」。

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