科大研究團隊發現7,000多個新海洋微生物種 刷新人類對海洋微生物多樣性認知

2019-03-11

香港科技大學(科大)一批海洋科學家近日發現逾7,000個全新海洋微生物物種,當中包括一種首次於海洋中被發現、擁有最新基因編輯系統CRISPR的天然藥用產物酸桿菌門(Acidobacteria),不但刷新了人類對海洋微生物多樣性的認知,更為研發新型藥物帶來希望。

研究團隊由科大海洋科學系署理主任兼捷成David von Hansemann理學講座教授錢培元帶領。透過原位培養生物膜的研究方式,科大與沙特阿卜杜拉國王科技大學、美國喬治亞大學和澳洲昆士蘭大學的研究人員合作,於全球各地包括太平洋、大西洋、印度洋等水域取樣,歷時八年,最終發現了超過7,000多個全新海洋微生物物種以及10個新微生物門類,打破科學界目前認為只有80門共35,000[1]多個海洋微生物物種的論斷,大大提升人類對海洋微生物的認知。

其中今次研究所發現的新型海洋酸桿菌門,過往只曾在陸地土壤中被發現。酸桿菌門因擁有大量化合物合成基因簇,可用作對抗腫瘤及製造新型抗生素藥物,一直備受關注。今次於海洋中發現的酸桿菌門,不但擁有跟其陸地類別的相同性能,更具備當下熱門的CRISPR基因編輯系統,是海洋微生物中首例。研究結果已於國際權威科學期刊《自然—通訊》中發表。

錢教授表示:「今次大量新海洋微生物物種的發現,不僅提升了人類對海洋微生物多樣化的認知;更重要的是,這些新發現物種各具功能,為進一步了解生命、以至幫助人類對抗疾病提供新的線索。」

CRISPR是存在於細菌內的基因組,主要從大腸桿菌中提取,不但能用作對抗外來質體或噬菌體,更富有基因編輯功能,目前正被廣泛應用到工農業及醫藥基因工程研究,包括改編如大豆、玉米、水稻等農作物的基因,增強它們對環境污染及天災的抗疫力,以提高產量。

硏究團隊中的張偉鵬博士指,目前陸上細菌中的CRISPR系統存有脫靶等缺點,今次團隊發現一個新的CRISPR系統源頭,將有助引發新一輪研究,為開發更精準的基因編輯技術帶來希望。他補充謂,酸桿菌門只是今次眾多被發現的新微生物品種之一,隨著更深入的研究,相信未來會有更多科研成果出現。

錢培元教授是生物膜方面的專家,以生物膜如何影響海洋底棲動物尋覓棲息地的重大發現,獲中國國務院頒發2016年度國家自然科學二等獎。

有關詳情,請瀏覽視頻:https://youtu.be/wmDZPXe_RuU

[1]門是微生物分類單位之一,大於物種,已知共有100個。科學界對海洋微生物最具權威的認知來自由多國科學家組成的特拉海洋研究計劃(Tara Oceans),該研究表示海洋中微生物有35,000個物種。

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錢培元教授(中)與團隊成員李泳新博士(右)及博士研究生王若珺(左)透過於海水中培育生物膜,發現了7,000多個全新海洋微生物種(培養皿及電腦屏幕所示)。
錢培元教授(中)與團隊成員李泳新博士(右)及博士研究生王若珺(左)透過於海水中培育生物膜,發現了7,000多個全新海洋微生物種(培養皿及電腦屏幕所示)。
酸桿菌門乃新發現的十種新微生物門類之一。
酸桿菌門乃新發現的十種新微生物門類之一。