從智利出發(fā)，在太平洋上進(jìn)行150公里長(zhǎng)途旅行是一點(diǎn)也不浪漫的：整日整夜的顛簸、潮濕悶熱的氣候、厄爾尼諾海流和拉尼娜現(xiàn)象的交替上演，就連最老練的水手也會(huì)膽怯。然而，一旦這支由南美海員和英國(guó)打撈工程師組成的探險(xiǎn)隊(duì)到達(dá)目的地，迎接他們的將是平靜的海面。

在這里，他們可以借助引擎將船只固定下來，然后開始打撈。用錨來固定船顯然是不可能的，因?yàn)榇路降拇笱蟮撞可钸_(dá)8公里。下面躺著全長(zhǎng)5900公里的秘魯-智利海溝，幽暗神秘，科考隊(duì)員們希望從里面打撈出挽救人類生命的東西。

秘魯-智利海溝只是第一站。英國(guó)阿伯丁大學(xué)的化學(xué)家馬塞爾·杰斯帕（Marcel Jaspars）正準(zhǔn)備帶領(lǐng)這支國(guó)際特別行動(dòng)隊(duì)，探索各處陰暗未知的海域，試圖帶回能對(duì)抗人類各種死敵——從癌癥到抗藥性細(xì)菌——新藥。在他看來，我們已經(jīng)時(shí)日無多了，抗生素的失效正將人類拖向末日。

大自然一直是人類藥箱最大的供應(yīng)商。市面上超過一半的藥物都來自植物、動(dòng)物或是細(xì)菌。比如，阿司匹林是從楊柳的樹皮提取的，青霉素來自一種真菌，許多抗生素的誕生則要感謝土壤細(xì)菌。

有些藥物的誕生純屬意外驚喜，而一些制藥公司會(huì)依靠生物勘探（Bioprospecting）給自己帶來更多驚喜。他們將科考隊(duì)員送去荒蠻遙遠(yuǎn)的地方，確實(shí)找回過一些寶物，比如長(zhǎng)春花堿（Vinblastine）。這種能治療霍奇金淋巴瘤的化療藥物，就是從馬達(dá)加斯加的紫長(zhǎng)春花屬植物（rosy periwinkle）上分離出來的。

而在另一方面，病菌的威力也變得日益強(qiáng)大。淋病、結(jié)核病和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）的抗藥性細(xì)菌，就連最新的抗生素都可能對(duì)付不了。英國(guó)伯明翰大學(xué)的微生物學(xué)家勞拉·皮多克（Laura Piddock）認(rèn)為，不出二十年，這些疾病的耐藥菌就會(huì)對(duì)所有主要抗生素產(chǎn)生耐藥性，一次簡(jiǎn)單的感染，足以讓人致命。“但我們手頭卻沒有多少培養(yǎng)新藥的有機(jī)體?！?/p>

盡管制藥廠可以不斷合成新的抗生素類似物，但人工合成怎比得上大自然幾十億年演化出來的多樣性呢？適合人類居住的區(qū)域，只是這個(gè)星球生物圈的一小塊。在那荒蕪的沙漠中、厚厚的冰層下、深深的地底……有無數(shù)生物在極端“惡劣”的環(huán)境中生存，并茁壯成長(zhǎng)著。

喝毒水，住冰湖

40多年前，美國(guó)華盛頓大學(xué)的微生物學(xué)家托馬斯·布洛克（Thmomas Brock）回實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，開車穿過了黃石公園。里面密布的熱池和間歇泉上演著讓人驚嘆的表演，讓他忍不住停下觀賞，并取了些水樣帶回去。在這些近乎沸騰的液體中，他驚奇地發(fā)現(xiàn)了一群活躍的生命，從此開始了長(zhǎng)達(dá)十幾年的研究。

水生棲熱菌（Thermus Aquaticus）是這些喜愛高溫的居民中的一種，它們?cè)跓崴鳌⒑四軓S的廢水排放口也存活著。水生棲熱菌能制造一種名為（Taq polymerase）的聚合酶，它的絕活是讓少量DNA大量擴(kuò)增，從而將這項(xiàng)復(fù)雜繁瑣的工作大大簡(jiǎn)化，因此成了全世界分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的好助手，也推動(dòng)了基因?qū)W的革命。

直到幾年前人們才意識(shí)到，這些杰出的環(huán)境適應(yīng)分子，同樣可以對(duì)付醫(yī)藥上最棘手的敵人。位于美國(guó)新墨西哥州的龍舌蘭洞穴（Lechuguilla Cave），被稱為全世界最深和最美的洞穴之一。里面遍布著晶瑩剔透的生石膏晶體，清澈見底的地巖層湖水，全是由地下水、硫酸和巖石反應(yīng)而成。這里的湖水酸性極強(qiáng)，以至于人們游覽洞穴時(shí)，鼻子和皮膚會(huì)感覺進(jìn)入了化工廠的反應(yīng)車間。但在這本應(yīng)腐蝕一些生物的湖水中，生活著一種強(qiáng)悍的青霉菌（Penicillium），它制造的化合物能夠抑制肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

另一個(gè)發(fā)現(xiàn)來自柏克利礦（Berkeley Pit）。這是美國(guó)蒙大拿理工學(xué)院附近的一座荒廢露天礦坑，里面有片流淌著毒液，深達(dá)四五百米的湖泊。高度酸性的湖水飽含重金屬，卻長(zhǎng)滿了奇異的微生物。2006年，蒙大拿理工學(xué)院的唐·斯蒂爾勒（Donald B Stierle）和安德里亞·斯蒂爾勒（Andrea A Stierle）從毒水中提取出一種微生物，發(fā)現(xiàn)它能讓卵巢癌細(xì)胞的生長(zhǎng)速度降低50%（Journal of Organic Chemistry， vol 71，p5357），這種微生物后來就取名叫柏克利酸（Berkelic Acid）。

英國(guó)肯特大學(xué)的微生物學(xué)家阿蘭·布爾（Alan Bull）曾在世界上海拔最高的沙漠中搜尋類似的生命體。智利的阿塔卡馬（Atacama）沙漠面積有兩個(gè)意大利那么大，是地球上最干燥的地方。全年烈日高照，有云彩的日子不超過二十天，每十年下的雨量只能用毫米來度量，某些地區(qū)甚至幾百年都沒見過雨水。美國(guó)航空航天局NASA把這片貧瘠強(qiáng)酸的沙漠當(dāng)作火星模擬場(chǎng)。布爾卻希望在這兒找到放線菌（actinobacteria）。這是他夢(mèng)寐以求的一種生物，它富含可以穿過人體防御系統(tǒng)的微小分子，是理想的藥物原料。

布爾原本覺得，能在這兒收獲幾個(gè)碩果僅存的物種就不錯(cuò)了，結(jié)果最后一數(shù)，他們收集到足足一千來種。這些菌群有些是我們熟悉的品種，有些則聽都沒聽過。它們培養(yǎng)出的化合物，有的能消炎，有的能抗癌，有的是抗生素。“里面很多都是醫(yī)藥界從沒接觸過的潛力分子?！辈紶枬M懷希望地說。

沙漠并不是唯一提供希望的地方。南極洲，這片巨大的未知區(qū)域，已經(jīng)向生物勘探開放了，而這一切都?xì)w功于氣候變暖。英國(guó)諾桑比亞大學(xué)大衛(wèi)·皮爾斯（David Pearce）一直在研究霍奇森湖（Hodgson lake）打撈上來的樣本。這片湖原本被壓在厚厚的冰層下，隨著氣候暖化，冰川逐漸消失，科考隊(duì)得以把埋在湖里十幾萬年的沉積物打撈出來。在這些淤泥中，皮爾斯找到的生物數(shù)量比想像中豐富得多。“也許物競(jìng)天擇的力量并沒有我們想象那么嚴(yán)苛，大自然對(duì)生命還是很寬容的?！?/p>

更重要的是，通過基因組的研究，他們發(fā)現(xiàn)南極洲湖中生物不僅量多，物種多樣性也很豐富。其中超過四分之一的湖中生物，跟已知物種的DNA序列是完全不匹配的?！拔覀?cè)詾檫@種環(huán)境生存的有機(jī)體應(yīng)該高度相似，”皮爾斯很驚訝，“沒想到，里面有淡水生物，有海洋生物，有極端微生物（Extremophilic，能在如高溫、高鹽、高酸、高壓等極端環(huán)境中正常生長(zhǎng)的微生物），還有些是世界公民?！?/p>

另一個(gè)人們?cè)詾椴淮嬖谏牡胤?，就在我們腳下，埋在深深的巖石中。地底深處是一片廣闊的生態(tài)系統(tǒng)，就像未開發(fā)的南極洲一樣，但它跨越了幾乎整個(gè)地球。

暗無天日

在我們對(duì)深海生物不斷取得新發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，大洋中的海溝，仍是等待開發(fā)的處女地。按美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institute）深海生物學(xué)家蒂姆·申克（Tim Shank）的說法：“海溝中有著地球上最大的未探索生物群落?！?/p>

“在海溝里，我們通常稱為超深淵帶（hadal zone）的地方，同時(shí)結(jié)合了好幾種極端條件：極大的壓力、完全的黑暗、接近2攝氏度的溫度。這種溫度雖然不是極寒，卻能扼殺大部分細(xì)菌的生長(zhǎng)?！庇?guó)阿伯丁大學(xué)的馬塞爾·杰斯帕介紹。除了這些極端條件，海溝本身也是個(gè)獨(dú)立的生態(tài)系統(tǒng)，就像在海底的桃花源，與世隔絕，里面的生物肯定有著不同尋常的特性。

去年，杰斯帕的推測(cè)得到了證實(shí)。微生物學(xué)家羅尼·格魯?shù)拢≧onnie Glud）和南丹麥大學(xué)的同事對(duì)挑戰(zhàn)者深淵（Challenger Deep）底部提取的樣本做了分析，發(fā)現(xiàn)在這片深達(dá)11公里，相當(dāng)于從北太平洋水面往下潛一又四分之一座珠穆朗瑪峰的地方，大概一塊方糖大小的泥里就生存著一千萬種生物，這個(gè)數(shù)量是海溝頂部泥土中的十倍。

為什么這種永不見天日的地方生物如此多？格魯?shù)抡J(rèn)為，海溝也許是收集食物養(yǎng)分的理想場(chǎng)所。它們遼闊、陡峭的斜坡就像漏斗一樣，將有機(jī)物源源不斷地往下輸送。在海溝底部生長(zhǎng)的細(xì)菌，只要張著嘴等吃就行了。

那么，這些種類豐富的微生物里能不能找出新藥來呢？杰斯帕和布爾的合作首先取得了成果。在日本遙控潛水艇從馬里亞納海溝拖出的樣品中，他們分離出一種名為深海容壓放線細(xì)菌（Dermacoccus abyss）的種群。這是一種從未見過的生化家族，它們產(chǎn)生的Dermacozines細(xì)胞毒素，是引發(fā)昏睡病的寄生蟲的克星（International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology， vol 56， p1233）。

杰斯帕希望在秘魯-智利海溝中也有同樣的發(fā)現(xiàn)。“迄今為止，人們只從那里提取過兩三次樣本，而且菌類也不是樣本提取的目標(biāo)?！敝暗目瓶既藛T感興趣的是蠕蟲和其他小的有機(jī)體，他們確實(shí)也找到了獨(dú)特的物種。“所以，我覺得我們成功的幾率很大?！?/p>

手握歐盟950萬英鎊（約等于9500萬人民幣）的資助，杰斯帕開始了這項(xiàng)命名為PharmaSea的大探險(xiǎn)。他仔細(xì)地挑選了所有隊(duì)員，他們來自13個(gè)國(guó)家、25家科研和商業(yè)機(jī)構(gòu)，各有所長(zhǎng)，是個(gè)全明星夢(mèng)之隊(duì)。英國(guó)的打撈公司Deep Tek專門開發(fā)了一種新型繩索絞盤組合，希望幫他們擺脫專業(yè)科考船，從而將取樣的成本降低十個(gè)點(diǎn)。

但他們還需要跨越最后一關(guān)。

對(duì)于極限地區(qū)的生物來說，人類生存的環(huán)境就像它們的家對(duì)人類來說一樣，是個(gè)死亡之地。伍茲霍爾海洋研究所的崔西·曼瑟（Tracy Mincer）舉例：“海溝底的生物通常是嗜壓生物（piezophiles），只有在強(qiáng)大的壓力中才能生存。所以，光是把它們從溝底帶到水面的這段路程，都可能是致命的?！币虼耍麄?cè)O(shè)計(jì)了各種復(fù)雜的加壓艙，模擬海底不同深度的壓力，盡量讓這些敏感的小生物賓至如歸。

新藥試驗(yàn)

把樣本挖出來，在確保其存活的情況下，千里迢迢帶回實(shí)驗(yàn)室，這才給尋找新藥之旅開了個(gè)頭。PharmaSea團(tuán)隊(duì)希望在2016年項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，選出幾種可能制成新藥的成分，用來做動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

首先，他們會(huì)把有用的菌種分離出來，培養(yǎng)壯大。然后，他們會(huì)把這些細(xì)菌制造的幾百種化合物和感染了不同疾病的細(xì)胞匹配?！叭绻膫€(gè)化合物針對(duì)某種疾病有反應(yīng)，我們就提純它，直到找出到底是什么物質(zhì)產(chǎn)生了效果，接著進(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)?！苯芩古两榻B。

可想而知，這是一項(xiàng)復(fù)雜繁瑣的工程。幸運(yùn)的是，一些最前沿的技術(shù)可以讓實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化。比如，比利時(shí)魯汶天主教大學(xué)（Catholic University of Leuven）的研究員開發(fā)出了一種用斑馬魚做實(shí)驗(yàn)的方法。他們發(fā)現(xiàn)，斑馬魚就和小白鼠一樣，是個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)對(duì)象。它們和人類擁有高度類似的基因、生理學(xué)和藥理學(xué)特性。更重要的是，用斑馬魚來做實(shí)驗(yàn)，篩查的速度要快得多，而且只需少量樣本就可以了。杰斯帕已經(jīng)招募了該大學(xué)的研究員，準(zhǔn)備讓他們測(cè)試治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物。

一旦某種藥物有了效果，醫(yī)藥公司便可以大規(guī)模量產(chǎn)，這次生物勘探也有了完美的收?qǐng)?。但?duì)于杰斯帕來說，還有更多勘探目的地在向他招手，比如新西蘭的克馬蒂克群島（Kermadec）海域，西太平洋的馬里亞納海溝（Mariana），還有日本的伊豆-小笠原海溝（Izu-Bonin）。

當(dāng)然，他們需要先完成秘魯-智利海溝的探索?？瓶即€有幾星期就出發(fā)了，到達(dá)目的地海域后，Deep Tek公司的打撈工程師會(huì)拋下一米長(zhǎng)的取樣儀器。4到6個(gè)小時(shí)之后，這些儀器將沉到海床上，開始挖掘，直到把自己埋進(jìn)深深的淤泥中。工作完成后，馬達(dá)會(huì)推動(dòng)它們回到海面上。整個(gè)取樣過程會(huì)持續(xù)十天，所有人二十四小時(shí)輪班工作。每個(gè)人都希望這些帶回的寶貝能在醫(yī)藥界力挽狂瀾，把埋藏了幾百萬年的生命力釋放出來。