海洋三所20多年深耕不輟，確立了我國在國際深海微生物研究領(lǐng)域的重要地位，為生物制造產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展筑牢根基——

破譯萬米深海的微觀密碼

　　研究人員在海上科考。

　　“向陽紅03”科考船開展深海微生物資源采集。

核心提示

　　深海科技，2025年首次被納入政府工作報告的新興產(chǎn)業(yè)重點領(lǐng)域。在我國“十五五”規(guī)劃中，生物制造被列為需“采取超常規(guī)措施，全鏈條推動”的六大關(guān)鍵核心技術(shù)之一。深海微生物，作為生物制造的“新引擎”，在向海圖強的國家戰(zhàn)略指引下，正成為我國突破陸地資源專利壁壘、實現(xiàn)“換道超車”的關(guān)鍵抓手。

　　扎根福建廈門，自然資源部第三海洋研究所（簡稱“海洋三所”）作為我國深海生物資源研究的“國家隊”，自1998年涉足深海領(lǐng)域以來，培育出一支集大洋生物資源勘探、科研于一體的專業(yè)團隊。

　　20多年深耕不輟，團隊打造了“樣品采集—菌庫建設(shè)—資源共享—產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化”全技術(shù)鏈條，從萬米深淵勘探樣本，到建成全球最大的海洋微生物菌種資源庫，再到為全國深海微生物研究提供支持、參與開發(fā)利用，一步步將深海微生物轉(zhuǎn)化為驅(qū)動高質(zhì)量發(fā)展的新質(zhì)生產(chǎn)力，確立了我國在國際深海微生物研究領(lǐng)域的重要地位，為生物制造產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展筑牢根基。

　　近日，記者走進這個全球規(guī)模最大、種類最全，也是全國唯一的標準國家級海洋微生物資源庫，一探深海微生物寶藏如何在此被妥善保管，并發(fā)掘出造福人類的巨大潛力。

萬米探“微”

建成深海微生物“銀行”

　　走進海洋三所，一幢紅色4層小樓面朝大海，全球規(guī)模最大、種類最全的海洋微生物資源庫——中國海洋微生物菌種保藏管理中心（MCCC）就坐落于此。與其相伴的，還有中國大洋生物基因研發(fā)基地、國家海洋微生物資源平臺等一系列國家級資源保藏與研發(fā)樞紐，共同構(gòu)成了我國深海生物資源的儲備核心。

　　步入保藏庫，一排排高大的液氮保藏罐如同鋼鐵衛(wèi)士般整齊列隊，控制面板上閃爍的“-195.9℃”數(shù)字，宣告著里面是一個極度深寒的世界，數(shù)以萬計的深海微生物菌種正在“深度睡眠”中等待被喚醒的時刻。

　　“這里就像深海微生物‘銀行’，每一株菌種都是我們從深海里‘淘’來的寶藏。”自然資源部海洋生物遺傳資源重點實驗室常務(wù)副主任阮靈偉自豪地介紹，MCCC自2004年創(chuàng)立以來，已保藏海洋微生物5萬多株，涵蓋1999個屬8390個種，包含上千個潛在新物種，規(guī)范化保藏的海洋微生物菌種多樣性與數(shù)量全球第一。

　　這份“家底”的珍貴，不僅在于數(shù)量，更在于其無可替代的多樣性與極端特性。庫藏資源系統(tǒng)性地覆蓋了全球關(guān)鍵深海極端生境，包括馬里亞納海溝、秘魯—智利海溝等深淵，東太平洋、大西洋熱液噴口，南海、沖繩海槽冷泉和極地深海等。同時，基于海洋菌種資源庫還建成深?；驇?、天然產(chǎn)物庫等，形成三位一體的資源矩陣，為科研與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供了豐富的“資源儲備”。

　　“保藏設(shè)備都是性能最好的，每份菌種我們都會用至少兩種方式保存，確保萬無一失。”阮靈偉解釋，為長期保持菌種的活性與純度，他們采用-80℃超低溫冷凍、液氮凍存和真空凍干三種保藏方式，針對不同菌株定制專屬的培養(yǎng)基與保護劑，每年還會抽檢樣品，如有問題就重新復(fù)活菌種再保藏。

　　除了微生物，庫內(nèi)還保存著一些特殊的展品——來自深海熱液區(qū)的盲蝦、冷泉區(qū)的柯氏潛鎧蝦，在西北印度洋采到的各種螺……這些珍貴的深海大生物，少量用于研究，其余均被冷凍保藏，等待未來更深入的探索。

　　這一切的起點，始于每一次潛入深海的樣品采集。

　　海洋三所依托國家強大的海洋科考能力，搭乘“蛟龍?zhí)?rdquo;等大國重器，利用自有的“向陽紅03”科考船，科研人員多次深入太平洋海山、馬里亞納海溝、深海熱液區(qū)等區(qū)域采樣，調(diào)查足跡遍布全球大洋與南北極。

　　“從近海到遠洋，從淺海到深淵，我們不斷拓展采樣范圍，只為獲取更豐富多樣的深海微生物資源。”海洋三所海洋生物遺傳資源重點實驗室原主任邵宗澤告訴記者，海洋三所已參與完成40多個全球深海微生物調(diào)查航次。

　　乘坐載人潛水器抵達深海進行海底觀測、生物采樣……回憶起每次探險，邵宗澤都記憶猶新。正是一次次冒險帶回的深海微生物樣本，為后續(xù)菌種庫建設(shè)、資源挖掘與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化筑牢基石。

　　近年來，我國海洋調(diào)查持續(xù)深化，海洋三所也在深海采樣技術(shù)上貢獻智慧，助力“精準獲取、高效保真”。

　　“2012年，我們在國內(nèi)率先開展了深海水體和沉積物微生物原位培養(yǎng)系統(tǒng)和技術(shù)的研發(fā)，并持續(xù)在太平洋、印度洋、中國南海海盆等及深海典型生境開展應(yīng)用。”阮靈偉說，“6000米最大工作深度，可覆蓋全球絕大多數(shù)深海區(qū)域。經(jīng)現(xiàn)場測試，該系統(tǒng)所有性能指標均達預(yù)設(shè)要求，標志著我國在深海微生物原位研究和資源探采裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵突破。”

　　科研人員從液氮罐中取出菌種保藏管。福建日報記者 陳旻 攝

共享資源

打開深藍基因“寶庫”

　　戴上防護設(shè)備，打開液氮罐，在瞬間凝結(jié)的低溫白霧中，工作人員小心翼翼地從罐中取出菌種保藏管。經(jīng)過嚴謹?shù)膹?fù)蘇、復(fù)核與分裝流程后，這些來自深海的菌種，將被寄往全國各地乃至海外的實驗室。這一幕的背后，是一套高效、透明的資源共享體系。

　　打開海洋微生物資源共享服務(wù)平臺可以看到，“下單”提出菌種共享需求的高?？蒲性核懦砷L龍，包括上海海洋大學(xué)、山東大學(xué)、南京理工大學(xué)等。

　　“我們的菌種與國內(nèi)外其他機構(gòu)重復(fù)性低，新種多且具備極端特性，蘊含獨特功能基因，契合科研機構(gòu)的探索需求與企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化需求。”邵宗澤說，建庫不僅為了保藏，讓這些深海資源被研究、被利用，才是最終目的。

　　MCCC建立了菌種資源共享網(wǎng)站，提供查詢菌種、委托保藏、菌種鑒定的平臺與渠道，并構(gòu)建“線上申請、線下分發(fā)、全程追溯”模式，精準銜接科研、產(chǎn)業(yè)與國際合作需求。

　　每一個菌種入庫后，工作人員都會為它們“畫像”。“每個菌種的信息內(nèi)容多達68條以上，包括來源、名稱、采集的海區(qū)、圖片、所屬種、提供者、培養(yǎng)基……”阮靈偉介紹，科研人員只要在資源庫的官方網(wǎng)站注冊登錄，就能像訪問數(shù)字圖書館一樣，查詢菌種的詳細“檔案”。

　　至目前，MCCC已為490家高校、科研單位、企業(yè)等提供菌種24000余株，為多項國家重大科技計劃提供了關(guān)鍵菌種支撐。

　　自2004年參與科技部國家微生物資源共享平臺建設(shè)，負責(zé)我國海洋微生物資源的整理整合與共享，并經(jīng)過7年的建設(shè)與運行，2011年MCCC與農(nóng)業(yè)等8個不同領(lǐng)域的專業(yè)菌庫一起共建成立國家菌種資源庫；2013年加入世界微生物菌種保藏聯(lián)合會（WFCC）。阮靈偉說，這意味著MCCC可為國內(nèi)外科研人員出具新物種發(fā)表所需的微生物保藏證明，每年接到約100件相關(guān)委托申請，這將我國的深?？蒲猩疃惹度肓巳騽?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。

　　面對海量的菌種和基因數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的研究方法如同“大海撈針”。為此，海洋三所正全力推進資源的數(shù)字化與研究的智能化轉(zhuǎn)型，目前已對部分菌株完成基因組測序，收集整理了海量的基因數(shù)據(jù)。

　　在此過程中，AI超算發(fā)揮了重要作用。董西洋研究員帶領(lǐng)的團隊一直致力于研發(fā)算法模型，給深?；蜓b上“數(shù)智大腦”，實現(xiàn)從實物資源到數(shù)據(jù)資源的跨越。

　　去年，董西洋團隊攜手阿里云飛天實驗AI4Science團隊，借助超算算力、蛋白質(zhì)大語言模型，聯(lián)合開發(fā)了磷循環(huán)基因注釋工具LucaPCycle。董西洋介紹說：“這款工具像一名不知疲倦的‘超級偵探’，能從全球深海冷泉約1.5億條蛋白質(zhì)序列中，快速推理并鎖定與磷代謝相關(guān)的功能基因。團隊依托該工具挖掘了超過33萬個蛋白家族，其中5000多個是傳統(tǒng)方法無法識別的‘隱藏角色’。”此外，團隊還在開發(fā)用于發(fā)現(xiàn)小分子活性肽的專用AI模型。這些工具極大地提升了從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)寶藏功能的效率和精度。

　　深海水體和沉積物微生物原位培養(yǎng)。（本文圖片除署名外均由海洋三所提供）

解碼“超能力”

深海寶藏正在改變生活

　　實驗室里的深海微生物，究竟如何變成我們身邊的產(chǎn)品和技術(shù)？海洋三所科研人員就像“深海超能力”的翻譯官和工程師，將這些極端環(huán)境下的生命密碼，解碼并轉(zhuǎn)化成解決實際問題的方案。

　　如果海灘被原油污染，黑乎乎一片，傳統(tǒng)清理方式成本高、二次污染大。邵宗澤團隊就從深海中找到了解決方案——烴降解菌，俗稱“吃油菌”。

　　“如清除石油烴，用‘吃油菌’成本更低、更環(huán)保、除污更徹底。”邵宗澤介紹，2003年起他帶領(lǐng)團隊探究深海微生物烴降解菌，開發(fā)出高效海洋石油降解菌劑，可用于含油廢水和海洋溢油的治理。

　　2016年初，廈門觀音山3000平方米沙灘遭受重油污染。團隊培養(yǎng)的“吃油菌”臨危受命，“肉眼就能看到油污泥沙慢慢由黑變黃”。半年后，檢測顯示，菌株對海灘石油污染總?cè)コ蔬_99.7%，降解后的沙子還能像普通泥沙一樣回到沙灘。“目前相關(guān)技術(shù)已投入應(yīng)用，團隊正與企業(yè)合作，開發(fā)微生物除油制劑。”邵宗澤說。

　　此外，實驗室研發(fā)的海藻寡糖系列化妝品、防脫發(fā)產(chǎn)品，已成功對接企業(yè)實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化。

　　從人的保健品，拓展到動物“保健品”領(lǐng)域，邵宗澤團隊還培育出可對抗蝦病、助力對蝦“養(yǎng)生”的有益菌種。“這種益生菌能分泌活性物質(zhì)，抑制養(yǎng)殖池病原菌，避免抗生素濫用，還能促進對蝦消化生長。”邵宗澤說，目前該微生物制劑已投入應(yīng)用，助力水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展。

　　深海是創(chuàng)新藥物的巨大寶庫。向海問藥，成為近年來海洋三所科研工作者的研究重點。

　　“為了適應(yīng)高壓、低溫、黑暗的環(huán)境，深海微生物會合成一些結(jié)構(gòu)奇特、活性極強的化學(xué)分子，用以自我保護或通信，這些分子恰好可能成為治療人類疾病的關(guān)鍵。”王偉毅研究員說。

　　依托海洋三所豐富的菌種資源，研究團隊構(gòu)建了從結(jié)構(gòu)解析、活性評價直至臨床前研究的全流程技術(shù)鏈條，聚焦極端環(huán)境微生物蘊藏的獨特化學(xué)空間與生物代謝潛能，開展新型活性分子源頭創(chuàng)新研究。“從活性分子到候選藥物，需經(jīng)過活性驗證、先導(dǎo)優(yōu)化等多重環(huán)節(jié)，耗時長、投入高。海洋來源分子含量極低，實現(xiàn)克級至公斤級規(guī)模化制備，是其走向臨床的關(guān)鍵。”王偉毅說，近年來海洋三所結(jié)合智能化研發(fā)與中試放大平臺，可實現(xiàn)“虛擬篩選—實驗驗證—工藝放大”高效閉環(huán)，大幅縮短科研周期，降低企業(yè)研發(fā)成本。

　　目前，研究團隊已從海洋微生物中分離鑒定出近百個活性小分子化合物。王偉毅透露，已有抗腫瘤先導(dǎo)分子進入臨床前階段，其靶點為全球尚未上市的可成藥靶點，具備顯著國際競爭優(yōu)勢。

　　“此外，團隊構(gòu)建的以氮雜菲酮、氧雜菲酮為代表的新分子實體庫，在抗腫瘤、抗炎和抗神經(jīng)退行方面顯示出潛力，正在持續(xù)擴容和深度開發(fā)中。”王偉毅表示。

　　在抗體藥物領(lǐng)域，李增鵬研究員團隊獨辟蹊徑，利用來自海洋軟骨魚及合成的微型抗體——納米抗體開展藥物研發(fā)及利用，這種藥物體積小、穩(wěn)定性高、穿透力強。以此為基礎(chǔ)，他們與清華大學(xué)合作，取得了一項突破性成果：PDF-Bin蛋白質(zhì)靶向降解技術(shù)。

　　李增鵬舉例說，可以把人體細胞想象成一個復(fù)雜的工廠，里面的蛋白質(zhì)是各種功能的機器。當(dāng)某些蛋白質(zhì)機器壞了（如致癌蛋白），就會導(dǎo)致疾病。傳統(tǒng)藥物像“抑制劑”，試圖用“膠水”粘住壞機器讓它停工，但效果有限且可能誤傷好機器。而PDF-Bin技術(shù)則設(shè)計了一個“智能粉碎機”（雙功能分子），它的一端能精準識別并抓住那個“壞機器”（靶蛋白），另一端則像一個導(dǎo)航鉤，把“壞機器”直接拖到細胞內(nèi)的“垃圾處理站”（p62降解凝聚體）進行徹底粉碎降解。“對于癌癥、阿爾茨海默病等由特定壞蛋白積累引起的疾病，這一發(fā)現(xiàn)提供了全新的、可能更優(yōu)的技術(shù)路徑。”

　　近5年來，海洋三所已有50余項海洋生物領(lǐng)域相關(guān)成果實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，帶動上下游產(chǎn)值超30億元；與300余家單位開展合作，在沿海省份建立合作企業(yè)網(wǎng)絡(luò)；形成50余種具有市場前景的海洋藥物和生物制品，培育了7家新企業(yè)，帶動19家企業(yè)技術(shù)升級，為地方經(jīng)濟注入藍色動力。

　　但他們也清醒地認識到，深海微生物開發(fā)仍處于起步階段，成果轉(zhuǎn)化之路更充滿挑戰(zhàn)，“藥物研發(fā)周期長、投入高、風(fēng)險大；研企對接、知識產(chǎn)權(quán)分配、資本介入存在斷層……制約著產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展”。

　　2025年11月，由廈門市政府牽頭，依托海洋三所和廈門大學(xué)共建的鷺江創(chuàng)新實驗室深海生物制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心正式揭牌。邵宗澤獲聘為中心主任，他表示：“中心將整合各方優(yōu)勢，通過體制機制創(chuàng)新，對接社會資本與市場需求，推動技術(shù)成果落地，實現(xiàn)深海生物資源高效發(fā)掘與利用。”

　　海洋三所的實驗室儀器依舊在輕微嗡鳴，“向陽紅03”正籌備著下一次深海航次，科研人員的腳步不斷前行。從萬米深淵到產(chǎn)業(yè)一線，從微小菌株到產(chǎn)業(yè)集群，讓深海“寶藏”轉(zhuǎn)化為新質(zhì)生產(chǎn)力，為全球生物制造與海洋可持續(xù)發(fā)展貢獻智慧，福建正在路上。

延伸閱讀

為什么要研究深海微生物？

　　國際標準中，水深1000米及以上區(qū)域被定義為典型深海區(qū)。深海的平原、海溝、熱液、冷泉、海山等構(gòu)成了特殊的生態(tài)系統(tǒng)，具有豐富的生物多樣性，是巨大的生物資源寶庫。深海生物資源被許多國家視為戰(zhàn)略性資源，其勘探和研究已成為國際社會關(guān)注的科學(xué)熱點。

　　其中，深海有地球上最古老、最多樣的微生物，它們在高壓、低溫、黑暗等極端環(huán)境中默默演化，是地球生物的“活化石”，更練就了陸地微生物無法比擬的“超能力”：嗜熱、嗜壓、抗重金屬、降解復(fù)雜有機物。每一種特性都是生物制造的“天然密碼”。

　　此次走訪深海微生物菌庫建設(shè)一線，在樣本、菌株、數(shù)據(jù)與產(chǎn)業(yè)的交織中，我們看到了深海的無窮潛力。目前，深海微生物在醫(yī)藥衛(wèi)生、生物技術(shù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大活力，成為生物制造領(lǐng)域中不可多得的戰(zhàn)略資源，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有巨大的開發(fā)潛力和廣泛的應(yīng)用前景。

　　去年11月，全國首屆深海生物制造與生物經(jīng)濟研討會在廈門舉行，發(fā)布了深海生物經(jīng)濟發(fā)展的總動員令。2026年1月，BBNJ協(xié)定（《〈聯(lián)合國海洋法公約〉下國家管轄范圍以外區(qū)域海洋生物多樣性的養(yǎng)護和可持續(xù)利用協(xié)定》）生效。這部被稱為“公海憲法”的條約徹底改變了深海生物資源的開發(fā)規(guī)則，帶來全新的機遇與挑戰(zhàn)。

　　從萬米深海的黑暗深淵，到實驗室的明亮培養(yǎng)皿；從單一菌株的分離保藏，到全球最大菌庫的建成，都只是這場從深淵到未來探索的開始。擁有規(guī)模大、種類多的海洋微生物菌種保藏庫，是我國的獨特優(yōu)勢。如何真正用好“寶庫”、造福社會，需要政產(chǎn)學(xué)研金服用多方的共同努力。（福建日報記者 張穎 陳旻）