沉睡的微生物菌種

一個(gè)菌種的“生死”循環(huán)

目前，保藏中心保存有各類微生物資源5700種、50000余株，用于程序的生物材料有1萬余株。那么，數(shù)目龐大的微生物資源，從“清醒”到被“沉睡”經(jīng)歷了什么？

“菌種被送來后，首先進(jìn)行存活度和純度檢測(cè)，然后用基因測(cè)定來核實(shí)菌種的正確性，繼而用真空冷凍干燥法或液氮超低溫凍結(jié)法保存菌種。”辛玉華說，保藏菌種時(shí)一般兩種方法會(huì)互為備份，使用液氮法保存6份，真空法則要備份12個(gè)。

“通過冷凍技術(shù)處理后，細(xì)菌就會(huì)處于休眠狀態(tài)。如果要活化使用，則需通過相應(yīng)的培養(yǎng)液進(jìn)行活化，才能恢復(fù)活性。”辛玉華以格氏嗜鹽堿桿菌為例說，復(fù)活菌種所需的營(yíng)養(yǎng)為：20%的氯化鈉，酪蛋白、氨基酸、pH值為9等，在適宜的溫度和培養(yǎng)基中，這些沉睡的細(xì)菌便會(huì)被重新喚醒。

支撐未來的“生命”銀行

中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心工程師辛玉華說，格氏嗜鹽堿桿菌是20年前由中科院微生物所老所長(zhǎng)周培瑾研究員從蘇格蘭交換來到中國(guó)，其zui先分離于肯尼亞馬加迪湖。作為保藏中心五千多種微生物中的一員，格氏嗜鹽堿桿菌或通過真空冷凍干燥法，或借助-190 左右的液氮超低溫凍結(jié)法處于休眠狀態(tài)。

一些菌種甚至在冷藏室中沉睡了半個(gè)多世紀(jì)，“一旦有需求，它們就會(huì)被喚醒并投入應(yīng)用。”辛玉華說。但如今，地球上99%的微生物人類還是不知道如何培養(yǎng)。只有經(jīng)過培養(yǎng)，才知道它們未來能夠做什么，并zui終實(shí)現(xiàn)利用。

“我們選擇的菌種，一般要有潛在應(yīng)用價(jià)值和豐富的生物多樣性?，F(xiàn)在，越來越多的微生物被 喚醒 ，并在各個(gè)領(lǐng)域一顯身手。”辛玉華說。菌保中心保藏的微生物是經(jīng)過幾代人長(zhǎng)期且持續(xù)累積來的，只有時(shí)間才能體現(xiàn)微生物資源保藏的價(jià)值。另外，微生物資源事關(guān)生物技術(shù)創(chuàng)新的未來。

值得注意的是，今年5月，美國(guó)宣布啟動(dòng)“國(guó)家微生物組計(jì)劃”，美國(guó)政府將在未來兩年投入1.21億美元作為啟動(dòng)資金，數(shù)十所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)未來幾年將投入4億美元。

菌種保藏有雙重“保險(xiǎn)”

作為我國(guó)可同時(shí)提供一般菌種資源服務(wù)和生物材料保存的保藏中心，保藏中心于1995年被列入“布達(dá)佩斯條約保藏單位”，成為一個(gè)持有牌照的微生物“銀行”。

“這里主要是收集、保藏、鑒定、交換和供應(yīng)各類生物材料。”辛玉華告訴科技日?qǐng)?bào)記者，一些中分離出的菌種，暫時(shí)不知道有什么功能，就作為資源儲(chǔ)備儲(chǔ)存；而研究課題需要收集、篩選的菌類，結(jié)題后也可存放備份。幾十年來，保藏中心共提供了幾十萬株各類微生物菌種，在我國(guó)生命科學(xué)和生物技術(shù)中貢獻(xiàn)。

走進(jìn)位于地下的保藏中心，空氣中彌漫著絲絲涼氣，和室外的悶熱對(duì)比鮮明。在這間百十來平米的液氮生物儲(chǔ)罐室中，放滿了30來個(gè)容量為750升的“大罐子”，5.3萬個(gè)如細(xì)菌、真菌、酵母等的微生物菌種暗藏其中。

“幾乎所有的菌種都貯存于液氮中，生物材料都先在這里保藏并 備份 。”辛玉華提起一個(gè)液氮罐蓋子，蒸騰著的氮?dú)鈸涿娑鴣?，記者下意識(shí)的往后退了下。透過繚繞的霧氣，各式各樣的微生物菌種在小鐵盒子里“睡大覺”。

“液氮罐里的溫度維持在-190 左右，菌種在這里可以保存幾十年。”辛玉華指著天花板說，當(dāng)液氮變少時(shí)，樓上的“巨無霸”液氮罐會(huì)自動(dòng)感應(yīng)并及時(shí)添加，這些造價(jià)昂貴的“制冷劑”從天津直運(yùn)而來。

來到低溫冷藏室，好像進(jìn)了銀行的保險(xiǎn)庫(kù)。一排排直抵天花板的不銹鋼鐵柜，每個(gè)柜子整齊排列著很多像“抽屜”般的隔間。拉出一個(gè)“抽屜”，就能看到很多支真空小玻璃管里存放著不同編號(hào)的菌種。試管中裝有淡黃色、已經(jīng)干燥處理的保護(hù)劑，藏在其中的是“休眠”中的微生物，這種保藏方法就被稱為真空冷凍干燥法。

經(jīng)過雙重“保險(xiǎn)”保藏的菌種，一株菌售價(jià)只有500—1000元。作為公益性機(jī)構(gòu)，保藏中心的價(jià)格不貴且質(zhì)量有保證。值得注意的是，新的微生物物種需要經(jīng)過保藏中心核實(shí)、保藏后才能在期刊生效發(fā)表，而這正是中國(guó)普通微生物菌種保藏中心具有的性。

靠前但“短板”尚存

如今，這里還保存著中科院微生物所送給主席的*支靈芝菌種，有利于女性減肥的鼠李糖乳桿菌，還有可以減少田間施肥的同氮菌……

科學(xué)家相信，當(dāng)今時(shí)代人類面臨的挑戰(zhàn)，包括養(yǎng)活眾多的人口、可持續(xù)的能源、保護(hù)環(huán)境或減緩對(duì)環(huán)境的破壞，以及人類健康等等，都與生物學(xué)相關(guān)，可以從微生物世界中找到解決方案。

于是，越來越多的菌種被發(fā)現(xiàn)并喚醒后應(yīng)用于人們生活。和其他知識(shí)產(chǎn)權(quán)不同，微生物是*一種可通過保護(hù)的生命形式，過去幾年間，我國(guó)微生物年保藏量增長(zhǎng)速度一直位居世界*。

在保藏中心工作了20年的辛玉華坦言，自2000年以來硬件設(shè)施得到極大改善，如今這里擁有了**的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。但記者在實(shí)驗(yàn)室看到，像氨基酸分析儀、 35紫外可見分光光度計(jì)及PTP1溫控系統(tǒng)、Qpix2全自動(dòng)菌落挑取系統(tǒng)、變性液相色譜儀等*設(shè)備，均產(chǎn)自德國(guó)、美國(guó)、日本；而國(guó)產(chǎn)的僅有普通冰箱、電磁爐、色譜儀等低端設(shè)備。