马里亚纳海沟
文_胡雯雯
从智利出发，在太平洋上进行150公里长途旅行是一点也不浪漫的：整日整夜的颠簸、潮湿闷热的气候、厄尔尼诺海流和拉尼娜现象的交替上演，就连最老练的水手也会胆怯。然而，一旦这支由南美海员和英国打捞工程师组成的探险队到达目的地，迎接他们的将是平静的海面。
在这里，他们可以借助引擎将船只固定下来，然后开始打捞。用锚来固定船显然是不可能的，因为船下方的大洋底部深达8公里。下面躺着全长5900公里的秘鲁-智利海沟，幽暗神秘，科考队员们希望从里面打捞出挽救人类生命的东西。
秘鲁-智利海沟只是第一站。英国阿伯丁大学的化学家马塞尔·杰斯帕（Marcel Jaspars）正准备带领这支国际特别行动队，探索各处阴暗未知的海域，试图带回能对抗人类各种死敌——从癌症到抗药性细菌——新药。在他看来，我们已经时日无多了，抗生素的失效正将人类拖向末日。
大自然一直是人类药箱最大的供应商。市面上超过一半的药物都来自植物、动物或是细菌。比如，阿司匹林是从杨柳的树皮提取的，青霉素来自一种真菌，许多抗生素的诞生则要感谢土壤细菌。
有些药物的诞生纯属意外惊喜，而一些制药公司会依靠生物勘探（Bioprospecting）给自己带来更多惊喜。他们将科考队员送去荒蛮遥远的地方，确实找回过一些宝物，比如长春花碱（Vinblastine）。这种能治疗霍奇金淋巴瘤的化疗药物，就是从马达加斯加的紫长春花属植物（rosy periwinkle）上分离出来的。
而在另一方面，病菌的威力也变得日益强大。淋病、结核病和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的抗药性细菌，就连最新的抗生素都可能对付不了。英国伯明翰大学的微生物学家劳拉·皮多克（Laura Piddock）认为，不出二十年，这些疾病的耐药菌就会对所有主要抗生素产生耐药性，一次简单的感染，足以让人致命。“但我们手头却没有多少培养新药的有机体。”
尽管制药厂可以不断合成新的抗生素类似物，但人工合成怎比得上大自然几十亿年演化出来的多样性呢？适合人类居住的区域，只是这个星球生物圈的一小块。在那荒芜的沙漠中、厚厚的冰层下、深深的地底……有无数生物在极端“恶劣”的环境中生存，并茁壮成长着。
喝毒水，住冰湖
大堡礁
40多年前，美国华盛顿大学的微生物学家托马斯·布洛克（Thmomas Brock）回实验室的时候，开车穿过了黄石公园。里面密布的热池和间歇泉上演着让人惊叹的表演，让他忍不住停下观赏，并取了些水样带回去。在这些近乎沸腾的液体中，他惊奇地发现了一群活跃的生命，从此开始了长达十几年的研究。
水生栖热菌（Thermus Aquaticus）是这些喜爱高温的居民中的一种，它们在热水器、核能厂的废水排放口也存活着。水生栖热菌能制造一种名为（Taq polymerase）的聚合酶，它的绝活是让少量DNA大量扩增，从而将这项复杂繁琐的工作大大简化，因此成了全世界分子生物学实验室的好助手，也推动了基因学的革命。
直到几年前人们才意识到，这些杰出的环境适应分子，同样可以对付医药上最棘手的敌人。位于美国新墨西哥州的龙舌兰洞穴（Lechuguilla Cave），被称为全世界最深和最美的洞穴之一。里面遍布着晶莹剔透的生石膏晶体，清澈见底的地岩层湖水，全是由地下水、硫酸和岩石反应而成。这里的湖水酸性极强，以至于人们游览洞穴时，鼻子和皮肤会感觉进入了化工厂的反应车间。但在这本应腐蚀一些生物的湖水中，生活着一种强悍的青霉菌（Penicillium），它制造的化合物能够抑制肺癌细胞的生长。
另一个发现来自柏克利矿（Berkeley Pit）。这是美国蒙大拿理工学院附近的一座荒废露天矿坑，里面有片流淌着毒液，深达四五百米的湖泊。高度酸性的湖水饱含重金属，却长满了奇异的微生物。2006年，蒙大拿理工学院的唐·斯蒂尔勒（Donald B Stierle）和安德里亚·斯蒂尔勒（Andrea A Stierle）从毒水中提取出一种微生物，发现它能让卵巢癌细胞的生长速度降低50%（Journal of Organic Chemistry, vol 71,p5357），这种微生物后来就取名叫柏克利酸（Berkelic Acid）。
英国肯特大学的微生物学家阿兰·布尔（Alan Bull）曾在世界上海拔最高的沙漠中搜寻类似的生命体。智利的阿塔卡马（Atacama）沙漠面积有两个意大利那么大，是地球上最干燥的地方。全年烈日高照，有云彩的日子不超过二十天，每十年下的雨量只能用毫米来度量，某些地区甚至几百年都没见过雨水。美国航空航天局NASA把这片贫瘠强酸的沙漠当作火星模拟场。布尔却希望在这儿找到放线菌（actinobacteria）。这是他梦寐以求的一种生物，它富含可以穿过人体防御系统的微小分子，是理想的药物原料。
布尔原本觉得，能在这儿收获几个硕果仅存的物种就不错了，结果最后一数，他们收集到足足一千来种。这些菌群有些是我们熟悉的品种，有些则听都没听过。它们培养出的化合物，有的能消炎，有的能抗癌，有的是抗生素。“里面很多都是医药界从没接触过的潜力分子。”布尔满怀希望地说。
沙漠并不是唯一提供希望的地方。南极洲，这片巨大的未知区域，已经向生物勘探开放了，而这一切都归功于气候变暖。英国诺桑比亚大学大卫·皮尔斯（David Pearce）一直在研究霍奇森湖（Hodgson lake）打捞上来的样本。这片湖原本被压在厚厚的冰层下，随着气候暖化，冰川逐渐消失，科考队得以把埋在湖里十几万年的沉积物打捞出来。在这些淤泥中，皮尔斯找到的生物数量比想像中丰富得多。“也许物竞天择的力量并没有我们想象那么严苛，大自然对生命还是很宽容的。”
更重要的是，通过基因组的研究，他们发现南极洲湖中生物不仅量多，物种多样性也很丰富。其中超过四分之一的湖中生物，跟已知物种的DNA序列是完全不匹配的。“我们原以为这种环境生存的有机体应该高度相似，”皮尔斯很惊讶，“没想到，里面有淡水生物，有海洋生物，有极端微生物（Extremophilic，能在如高温、高盐、高酸、高压等极端环境中正常生长的微生物），还有些是世界公民。”
另一个人们曾以为不存在生命的地方，就在我们脚下，埋在深深的岩石中。地底深处是一片广阔的生态系统，就像未开发的南极洲一样，但它跨越了几乎整个地球。
暗无天日
在我们对深海生物不断取得新发现的时候，大洋中的海沟，仍是等待开发的处女地。按美国伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institute）深海生物学家蒂姆·申克（Tim Shank）的说法：“海沟中有着地球上最大的未探索生物群落。”
“在海沟里，我们通常称为超深渊带（hadal zone）的地方，同时结合了好几种极端条件：极大的压力、完全的黑暗、接近2摄氏度的温度。这种温度虽然不是极寒，却能扼杀大部分细菌的生长。”英国阿伯丁大学的马塞尔·杰斯帕介绍。除了这些极端条件，海沟本身也是个独立的生态系统，就像在海底的桃花源，与世隔绝，里面的生物肯定有着不同寻常的特性。
去年，杰斯帕的推测得到了证实。微生物学家罗尼·格鲁德（Ronnie Glud）和南丹麦大学的同事对挑战者深渊（Challenger Deep）底部提取的样本做了分析，发现在这片深达11公里，相当于从北太平洋水面往下潜一又四分之一座珠穆朗玛峰的地方，大概一块方糖大小的泥里就生存着一千万种生物，这个数量是海沟顶部泥土中的十倍。
为什么这种永不见天日的地方生物如此多？格鲁德认为，海沟也许是收集食物养分的理想场所。它们辽阔、陡峭的斜坡就像漏斗一样，将有机物源源不断地往下输送。在海沟底部生长的细菌，只要张着嘴等吃就行了。
那么，这些种类丰富的微生物里能不能找出新药来呢？杰斯帕和布尔的合作首先取得了成果。在日本遥控潜水艇从马里亚纳海沟拖出的样品中，他们分离出一种名为深海容压放线细菌（Dermacoccus abyss）的种群。这是一种从未见过的生化家族，它们产生的Dermacozines细胞毒素，是引发昏睡病的寄生虫的克星（International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, vol 56, p1233）。
杰斯帕希望在秘鲁-智利海沟中也有同样的发现。“迄今为止，人们只从那里提取过两三次样本，而且菌类也不是样本提取的目标。”之前的科考人员感兴趣的是蠕虫和其他小的有机体，他们确实也找到了独特的物种。“所以，我觉得我们成功的几率很大。”
手握欧盟950万英镑（约等于9500万人民币）的资助，杰斯帕开始了这项命名为PharmaSea的大探险。他仔细地挑选了所有队员，他们来自13个国家、25家科研和商业机构，各有所长，是个全明星梦之队。英国的打捞公司Deep Tek专门开发了一种新型绳索绞盘组合，希望帮他们摆脱专业科考船，从而将取样的成本降低十个点。
但他们还需要跨越最后一关。
对于极限地区的生物来说，人类生存的环境就像它们的家对人类来说一样，是个死亡之地。伍兹霍尔海洋研究所的崔西·曼瑟（Tracy Mincer）举例：“海沟底的生物通常是嗜压生物（piezophiles），只有在强大的压力中才能生存。所以，光是把它们从沟底带到水面的这段路程，都可能是致命的。”因此，他们设计了各种复杂的加压舱，模拟海底不同深度的压力，尽量让这些敏感的小生物宾至如归。
新药试验
把样本挖出来，在确保其存活的情况下，千里迢迢带回实验室，这才给寻找新药之旅开了个头。PharmaSea团队希望在2016年项目结束时，选出几种可能制成新药的成分，用来做动物实验。
首先，他们会把有用的菌种分离出来，培养壮大。然后，他们会把这些细菌制造的几百种化合物和感染了不同疾病的细胞匹配。“如果哪个化合物针对某种疾病有反应，我们就提纯它，直到找出到底是什么物质产生了效果，接着进一步做实验。”杰斯帕介绍。
可想而知，这是一项复杂繁琐的工程。幸运的是，一些最前沿的技术可以让实验简化。比如，比利时鲁汶天主教大学（Catholic University of Leuven）的研究员开发出了一种用斑马鱼做实验的方法。他们发现，斑马鱼就和小白鼠一样，是个理想的实验对象。它们和人类拥有高度类似的基因、生理学和药理学特性。更重要的是，用斑马鱼来做实验，筛查的速度要快得多，而且只需少量样本就可以了。杰斯帕已经招募了该大学的研究员，准备让他们测试治疗神经系统疾病的药物。
一旦某种药物有了效果，医药公司便可以大规模量产，这次生物勘探也有了完美的收场。但对于杰斯帕来说，还有更多勘探目的地在向他招手，比如新西兰的克马蒂克群岛（Kermadec）海域，西太平洋的马里亚纳海沟（Mariana），还有日本的伊豆-小笠原海沟（Izu-Bonin）。
当然，他们需要先完成秘鲁-智利海沟的探索。科考船还有几星期就出发了，到达目的地海域后，Deep Tek公司的打捞工程师会抛下一米长的取样仪器。4到6个小时之后，这些仪器将沉到海床上，开始挖掘，直到把自己埋进深深的淤泥中。工作完成后，马达会推动它们回到海面上。整个取样过程会持续十天，所有人二十四小时轮班工作。每个人都希望这些带回的宝贝能在医药界力挽狂澜，把埋藏了几百万年的生命力释放出来。
