海洋科技之窗｜藍色活力海洋微生物

在上一期專欄筆者提到，海洋與我們生活和經濟發展息息相關，擁有約百分之九十七的地球總水量，作為地球上最大的自然生態系統，為維持人類和地球生物圈的穩定生存環境提供了重要支撐，是人類文明可持續發展的源泉。

海洋微生物的多樣性則是維持健康海洋生態的重要組成部分，亦與整個生態系統健康以及人類健康息息相關。據以往記錄，一般認為世界上只有三萬五千種海洋微生物和八十個細菌門。然而，這一資料的準確度卻有待考察，因為海水中許多微生物物種數量極其稀少，使得收集和研究工作極其困難，故筆者認為我們可能大大低估了海洋微生物物種的總量。

海洋微生物與地球氣候

海洋生態系統的穩定性離不開海洋生物多樣性。海洋浮游生物是海洋生態系統中看不見的英雄，它們在碳匯、循環和調節氣候變化中起着不可取代的作用，研究浮游生物在不同時間尺度上如何回應環境變化，將對了解和預測氣候變化帶來的影響至關重要。值得一提的是，海洋微食物網在調節初級生產力、碳固存和生物地球化學循環中起着關鍵作用，並且蘊藏巨大藥物開發潛力。

南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）香港分部的方向一項目負責人劉紅斌教授正是研究這一領域的領銜科學家，他帶領的團隊考察沿海及大洋的關鍵微生物功能群（如初級生產者、固氮生物和小型浮游動物）如何應對氣候變暖和其他相關的環境壓力，以及海洋浮游生物群落在變暖的海洋中對環境壓力的回應和適應。

近期，劉教授團隊在下列三方面研究取得了突破：

1）通過對歷史資料的分析發現，受暖化和富營養化的共同影響珠江河口的矽藻對甲藻的比例在過去二十年持續增長，同時用模型預測這個趨勢將會持續（Global Change Biology, 2021）；

2）創新性地運用溫度適應機制假說，比較不同時間尺度上浮游植物群落生長的溫度系數，發現自然水體中浮游植物群落生長表現出部分熱適應能力，該成果有助於理解氣候變化對初級生產者的長期影響（Limnology and Oceanography Letters, 2021）；

3）用宏轉錄組等方法，揭示了浮游動物腸道微生物對銀納米顆粒和銀離子的代謝需要和解毒機制，從而達到保護宿主免受傷害（Environmental Science: Nano, 2022）。

生物膜與海洋污損現象

此外，海洋微生物的生長及由此形成的生物膜，是造成生物污垢及抗菌素耐藥性的根本原因，這兩者分別對船舶維護、海洋運輸、人類健康等等具有重大影響。生物膜是隨着環境變化而變化的，並可以釋放出化學信號影響海洋生物的附着。海洋生物污損現象是由海洋菌形成生物膜，使得海洋污着生物吸附於水下設備，造成不同程度的經濟損失。例如：船體上黏附的生物污着物不僅損壞船體，而且導致航運速度減慢、燃油浪費及環境污染。但是如何在頂層設計相關政策時，就規範業界使用新型綠色環保的海洋抗污損劑，則是另一個值得深思和探討的課題。

周文亭
香港科技大學錢培元講座教授南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）香港分部經理周文亭

文章刊於《星島日報》2022年4月21日教育版「海洋科技之窗」。

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