深读 | 破译万米深海的微观密码

　　海洋三所20多年深耕不辍，确立了我国在国际深海微生物研究领域的重要地位，为生物制造产业高质量发展筑牢根基——

　　破译万米深海的微观密码

　　微生物原位培养布放。

　　“向阳红03”科考船开展深海微生物资源采集。

　　核心提示

　　深海科技，2025年首次被纳入政府工作报告的新兴产业重点领域。在我国“十五五”规划中，生物制造被列为需“采取超常规措施，全链条推动”的六大关键核心技术之一。深海微生物，作为生物制造的“新引擎”，在向海图强的国家战略指引下，正成为我国突破陆地资源专利壁垒、实现“换道超车”的关键抓手。

　　扎根福建厦门，自然资源部第三海洋研究所（简称“海洋三所”）作为我国深海生物资源研究的“国家队”，自1998年涉足深海领域以来，培育出一支集大洋生物资源勘探、科研于一体的专业团队。

　　20多年深耕不辍，团队打造了“样品采集—菌库建设—资源共享—产业转化”全技术链条，从万米深渊勘探样本，到建成规模化的海洋微生物菌种资源库，再到为全国深海微生物研究提供支持、参与开发利用，一步步将深海微生物转化为驱动高质量发展的新质生产力，确立了我国在国际深海微生物研究领域的重要地位，为生物制造产业高质量发展筑牢根基。

　　近日，记者走进这个标准化的国家级海洋微生物资源库，一探深海微生物宝藏如何在此被妥善保管，并发掘出造福人类的巨大潜力。

　　万米探“微”建成深海微生物“银行”

　　走进海洋三所，一幢红色4层小楼面朝大海，海洋微生物菌种保藏管理中心就坐落于此。与其相伴的，还有中国大洋生物基因研发基地、国家海洋微生物资源平台等一系列国家级资源保藏与研发枢纽，共同构成了我国深海生物资源的储备核心。

　　步入保藏库，一排排高大的液氮保藏罐如同钢铁卫士般整齐列队，控制面板上闪烁的“-195.9℃”数字，宣告着里面是一个极度深寒的世界，数以万计的深海微生物菌种正在“深度睡眠”中等待被唤醒的时刻。

　　“这里就像深海微生物‘银行’，每一株菌种都是我们从深海里‘淘’来的宝藏。”自然资源部海洋生物遗传资源重点实验室常务副主任阮灵伟介绍，海洋微生物菌种保藏管理中心自2004年创立以来，已保藏海洋微生物5万多株，涵盖1999个属8390个种，包含上千个潜在新物种。

　　这份“家底”的珍贵，不仅在于数量，更在于其无可替代的多样性与极端特性。库藏资源系统性地覆盖了全球关键深海极端生境。同时，基于海洋菌种资源库还建成深海基因库、天然产物库等，形成三位一体的资源矩阵，为科研与产业应用提供了丰富的“资源储备”。

　　“保藏设备都是性能最好的，每份菌种我们都会用至少两种方式保存，确保万无一失。”阮灵伟解释，为长期保持菌种的活性与纯度，他们采用-80℃超低温冷冻、液氮冻存和真空冻干三种保藏方式，针对不同菌株定制专属的培养基与保护剂，每年还会抽检样品，如有问题就重新复活菌种再保藏。

　　除了微生物，库内还保存着一些特殊的展品——来自深海热液区的盲虾、冷泉区的柯氏潜铠虾，在西北印度洋采到的各种螺……这些珍贵的深海大生物，等待未来更加深入地探索。

　　这一切的起点，始于每一次潜入深海的样品采集。

　　海洋三所依托国家强大的海洋科考能力，搭乘“蛟龙号”等大国重器，利用自有的“向阳红03”科考船，科研人员多次深入太平洋海山、马里亚纳海沟、深海热液区等区域采样，调查足迹遍布全球大洋与南北极。

　　“从近海到远洋，从浅海到深渊，我们不断拓展采样范围，只为获取更丰富多样的深海微生物资源。”海洋三所海洋生物遗传资源重点实验室原主任邵宗泽告诉记者。

　　乘坐载人潜水器抵达深海进行海底观测、生物采样……回忆起每次探险，邵宗泽都记忆犹新。正是一次次冒险带回的深海微生物样本，为后续菌种库建设、资源挖掘与产业转化筑牢基石。

　　近年来，我国海洋调查持续深化，海洋三所也在深海采样技术上贡献智慧，助力“精准获取、高效保真”。

　　“2012年，我们在国内率先开展了深海水体和沉积物微生物原位培养系统和技术的研发，并持续在太平洋、印度洋、中国南海海盆等深海典型生境开展应用。”阮灵伟说，“6000米最大工作深度，可覆盖全球绝大多数深海区域。经现场测试，该系统所有性能指标均达预设要求，标志着我国在深海微生物原位研究和资源探采装备领域实现关键突破。”

　　科研人员从液氮罐中取出菌种保藏管。福建日报记者 陈旻 摄

　　共享资源打开深蓝基因“宝库”

　　戴上防护设备，打开液氮罐，在瞬间凝结的低温白雾中，工作人员小心翼翼地从罐中取出菌种保藏管。经过严谨的复苏、复核与分装流程后，这些来自深海的菌种，将被寄往全国各地乃至海外的实验室。这一幕的背后，是一套高效、透明的资源共享体系。

　　打开海洋微生物资源共享服务平台可以看到，“下单”提出菌种共享需求的高校科研院所排成长龙，包括上海海洋大学、山东大学、南京理工大学等。

　　“我们的菌种重复性低，新种多且具备极端特性，蕴含独特功能基因，契合科研机构的探索需求与企业的产业化需求。”邵宗泽说，建库不仅为了保藏，让这些深海资源被研究、被利用，才是最终目的。

　　海洋微生物菌种保藏管理中心建立了菌种资源共享网站，提供查询菌种、委托保藏、菌种鉴定的平台与渠道，并构建“线上申请、线下分发、全程追溯”模式，精准衔接科研、产业与国际合作需求。

　　每一个菌种入库后，工作人员都会为它们“画像”。“每个菌种的信息内容多达68条以上，包括来源、名称、采集的海区、图片、所属种、提供者、培养基……”阮灵伟介绍，科研人员只要在资源库的官方网站注册登录，就能像访问数字图书馆一样，查询菌种的详细“档案”。

　　至目前，海洋微生物菌种保藏管理中心已为490家高校、科研单位、企业等提供菌种24000余株，为多项国家重大科技计划提供了关键菌种支撑。

　　面对海量的菌种和基因数据，传统的研究方法如同“大海捞针”。为此，海洋三所正全力推进资源的数字化与研究的智能化转型，目前已对部分菌株完成基因组测序，收集整理了海量的基因数据。

　　在此过程中，AI超算发挥了重要作用。董西洋研究员带领的团队一直致力于研发算法模型，给深海基因装上“数智大脑”，实现从实物资源到数据资源的跨越。

　　去年，董西洋团队携手阿里云飞天实验AI4Science团队，借助超算算力、蛋白质大语言模型，联合开发了磷循环基因注释工具LucaPCycle。董西洋介绍说：“这款工具像一名不知疲倦的‘超级侦探’，能从全球深海冷泉约1.5亿条蛋白质序列中，快速推理并锁定与磷代谢相关的功能基因。团队依托该工具挖掘了超过33万个蛋白家族，其中5000多个是传统方法无法识别的‘隐藏角色’。”此外，团队还在开发用于发现小分子活性肽的专用AI模型。这些工具极大地提升了从海量数据中发现宝藏功能的效率和精度。

　　研究人员在海上科考。（本文图片除署名外均由海洋三所提供）

　　解码“超能力”深海宝藏正在改变生活

　　实验室里的深海微生物，究竟如何变成我们身边的产品和技术？海洋三所科研人员就像“深海超能力”的翻译官和工程师，将这些极端环境下的生命密码，解码并转化成解决实际问题的方案。

　　如果海滩被原油污染，黑乎乎一片，传统清理方式成本高、二次污染大。邵宗泽团队就从深海中找到了解决方案——烃降解菌，俗称“吃油菌”。

　　“如清除石油烃，用‘吃油菌’成本更低、更环保、除污更彻底。”邵宗泽介绍，2003年起他带领团队探究深海微生物烃降解菌，开发出高效海洋石油降解菌剂，可用于含油废水和海洋溢油的治理。

　　2016年初，厦门观音山3000平方米沙滩遭受重油污染。团队培养的“吃油菌”临危受命，“肉眼就能看到油污泥沙慢慢由黑变黄”。半年后，检测显示，菌株对海滩石油污染总去除率达99.7%，降解后的沙子还能像普通泥沙一样回到沙滩。“目前相关技术已投入应用，团队正与企业合作，开发微生物除油制剂。”邵宗泽说。

　　此外，实验室研发的海藻寡糖系列化妆品、防脱发产品，已成功对接企业实现成果转化。

　　从人的保健品，拓展到动物“保健品”领域，邵宗泽团队还培育出可对抗虾病、助力对虾“养生”的有益菌种。“这种益生菌能分泌活性物质，抑制养殖池病原菌，避免抗生素滥用，还能促进对虾消化生长。”邵宗泽说，目前该微生物制剂已投入应用，助力水产养殖绿色发展。

　　深海是创新药物的巨大宝库。向海问药，成为近年来海洋三所科研工作者的研究重点。

　　“为了适应高压、低温、黑暗的环境，深海微生物会合成一些结构奇特、活性极强的化学分子，用以自我保护或通信，这些分子恰好可能成为治疗人类疾病的关键。”王伟毅研究员说。

　　依托海洋三所丰富的菌种资源，研究团队构建了从结构解析、活性评价直至临床前研究的全流程技术链条，聚焦极端环境微生物蕴藏的独特化学空间与生物代谢潜能，开展新型活性分子源头创新研究。“从活性分子到候选药物，需经过活性验证、先导优化等多重环节，耗时长、投入高。海洋来源分子含量极低，实现克级至公斤级规模化制备，是其走向临床的关键。”王伟毅说，近年来海洋三所结合智能化研发与中试放大平台，可实现“虚拟筛选—实验验证—工艺放大”高效闭环，大幅缩短科研周期，降低企业研发成本。

　　目前，研究团队已从海洋微生物中分离鉴定出近百个活性小分子化合物。王伟毅透露，已有抗肿瘤先导分子进入临床前阶段，其靶点为全球尚未上市的可成药靶点，具备显著国际竞争优势。

　　“此外，团队构建的以氮杂菲酮、氧杂菲酮为代表的新分子实体库，在抗肿瘤、抗炎和抗神经退行方面显示出潜力，正在持续扩容和深度开发中。”王伟毅表示。

　　在抗体药物领域，李增鹏研究员团队独辟蹊径，利用来自海洋软骨鱼及合成的微型抗体——纳米抗体开展药物研发及利用，这种药物体积小、稳定性高、穿透力强。以此为基础，他们与清华大学合作，取得了一项突破性成果：PDF-Bin蛋白质靶向降解技术。

　　李增鹏举例说，可以把人体细胞想象成一个复杂的工厂，里面的蛋白质是各种功能的机器。当某些蛋白质机器坏了（如致癌蛋白），就会导致疾病。传统药物像“抑制剂”，试图用“胶水”粘住坏机器让它停工，但效果有限且可能误伤好机器。而PDF-Bin技术则设计了一个“智能粉碎机”（双功能分子），它的一端能精准识别并抓住那个“坏机器”（靶蛋白），另一端则像一个导航钩，把“坏机器”直接拖到细胞内的“垃圾处理站”（p62降解凝聚体）进行彻底粉碎降解。“对于癌症、阿尔茨海默病等由特定坏蛋白积累引起的疾病，这一发现提供了全新的、可能更优的技术路径。”

　　近5年来，海洋三所已有50余项海洋生物领域相关成果实现转化，带动上下游产值超30亿元；与300余家单位开展合作，在沿海省份建立合作企业网络；形成50余种具有市场前景的海洋药物和生物制品，培育了7家新企业，带动19家企业技术升级，为地方经济注入蓝色动力。

　　但他们也清醒地认识到，深海微生物开发仍处于起步阶段，成果转化之路更充满挑战，“药物研发周期长、投入高、风险大；研企对接、知识产权分配、资本介入存在断层……制约着产业链协同发展”。

　　2025年11月，由厦门市政府牵头，依托海洋三所和厦门大学共建的鹭江创新实验室深海生物制造产业创新中心正式揭牌。邵宗泽获聘为中心主任，他表示：“中心将整合各方优势，通过体制机制创新，对接社会资本与市场需求，推动技术成果落地，实现深海生物资源高效发掘与利用。”

　　海洋三所的实验室仪器依旧在轻微嗡鸣，“向阳红03”正筹备着下一次深海航次，科研人员的脚步不断前行。从万米深渊到产业一线，从微小菌株到产业集群，让深海“宝藏”转化为新质生产力，为全球生物制造与海洋可持续发展贡献智慧，福建正在路上。

　　延伸阅读

　　为什么要研究深海微生物？

　　国际标准中，水深1000米及以上区域被定义为典型深海区。深海的平原、海沟、热液、冷泉、海山等构成了特殊的生态系统，具有丰富的生物多样性，是巨大的生物资源宝库。深海生物资源被许多国家视为战略性资源，其勘探和研究已成为国际社会关注的科学热点。

　　其中，深海有地球上最古老、最多样的微生物，它们在高压、低温、黑暗等极端环境中默默演化，是地球生物的“活化石”，更练就了陆地微生物无法比拟的“超能力”：嗜热、嗜压、抗重金属、降解复杂有机物。每一种特性都是生物制造的“天然密码”。

　　此次走访海洋微生物菌种保藏管理中心，在样本、菌株、数据与产业的交织中，我们看到了深海的无穷潜力。目前，深海微生物在医药卫生、生物技术等领域展现出了巨大活力，成为生物制造领域中不可多得的战略资源，在工业、农业、医药等领域具有巨大的开发潜力和广泛的应用前景。

　　去年11月，全国首届深海生物制造与生物经济研讨会在厦门举行，发布了深海生物经济发展的总动员令。2026年1月，BBNJ协定（《〈联合国海洋法公约〉下国家管辖范围以外区域海洋生物多样性的养护和可持续利用协定》）生效。这部被称为“公海宪法”的条约彻底改变了深海生物资源的开发规则，带来全新的机遇与挑战。

　　从万米深海的黑暗深渊，到实验室的明亮培养皿；从单一菌株的分离保藏，到规模化菌库的建成，都只是这场从深渊到未来探索的开始。拥有规模大、种类多的海洋微生物菌种保藏库，是我国的独特优势。如何真正用好“宝库”、造福社会，需要政产学研金服用多方的共同努力。