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大皖新聞2020-08-16 08:44

在中國科大生命科學學院的結構生物化學實驗室，學生正在對藻水樣本進行檢測。

微囊藻。

冷凍電鏡下的噬藻體。

據(jù)江淮晨報報道 每年夏季，巢湖藍藻會進入快速生長期，當前，合肥全面打響巢湖藍藻防控攻堅戰(zhàn)。

巢湖藍藻有何特性？為何如此難治理？它是一種什么樣的存在？在自然界中有沒有“天敵”？帶著這些問題，記者專訪了中國科大生命科學學院教授、博士生導師周叢照，“解密”巢湖藍藻。

周叢照長期從事藍藻研究，現(xiàn)主要研究方向為藍藻水華的形成機制和干預策略。通過多年的研究取得新突破，尋找到了巢湖藍藻水華的天敵——“噬藻體”，它可以“吃掉”藍藻。

這一成果給藍藻治理提供了一種全新思路和途徑。下一步，科研人員將加速推動藍藻研究從基礎性研究走向?qū)嶋H應用，讓科研成果更快“走出”實驗室。

湖水發(fā)臭“真兇”“微囊藻”在瘋狂生長和腐爛

7、8月份，氣溫升高，巢湖的局部水面會出現(xiàn)一層油漆狀的綠色，散發(fā)著一陣陣刺激性的味道，這是人們俗稱的“藍藻”。

多年來從事藍藻研究的周叢照向記者介紹，藍藻有著極強的生命力，大約產(chǎn)生在25億—35億年前，是最古老的自養(yǎng)生物之一。

“在漫長的進化過程中，藍藻獲得了極強的生存力和適應力。它只需要有營養(yǎng)元素就可以生存繁殖，不像其他生物的生存需要依賴于食物鏈?！敝軈舱照f。

“藍藻”是一個統(tǒng)稱，已知種類就有3000多種。其中，在巢湖，夏天以“微囊藻”為主，秋冬季又轉(zhuǎn)變?yōu)椤棒~腥藻”為主。

“這兩種藻在巢湖共生，有著不同的形態(tài)，微囊藻是一種單細胞，魚腥藻是多細胞形態(tài)，呈現(xiàn)鏈狀，這兩種藻類占到巢湖藍藻的90%以上。”周叢照介紹，當前巢湖水面局部增多的藍藻其實主要就是“微囊藻”，這種單細胞微生物在氣溫升高時能瘋狂生長，并分泌出膠狀物質(zhì)，類似糖漿一樣，將一個個細胞粘在一起，聚集成大至肉眼可見的群體，所以人們看到的藍藻呈現(xiàn)出粘液狀。

“上千個微囊藻聚集成膠被包裹的藻團后，一般的魚蝦無法吃掉它們，它們還能對外分泌出毒素，加上它們自身腐爛，就形成了一股難聞的腥臭味，對水質(zhì)和魚蝦生存也帶來破壞性的影響?！敝軈舱照f。

研究新突破找到了藍藻水華的“天敵”

找到了藍藻水華的“真兇”，有沒有抑制水華的“武器”？這也是周叢照科研團隊多年來一直在尋找和探索的答案。

8月10日，記者走進中國科大生命科學學院的結構生物化學實驗室。在一間低溫實驗室，擺放著一桶桶的水樣。為了研究藍藻，研究人員會定期到各個河流的入湖口收集樣本，南淝河、十五里河、派河、兆河……一桶桶水樣瓶上寫著他們的足跡。

從2007年開始，周叢照帶領團隊從事藍藻研究。近年來經(jīng)過不斷的實驗，他們的科研取得了突破，尋找到了巢湖藍藻水華的天敵——“噬藻體”?！巴ㄋ讈碇v，噬藻體是一種病毒，它的本事是能夠‘吃掉’藍藻。”周叢照說，噬藻體是一種DNA病毒，本身就是存在于自然界，宿主就是藍藻，理論上不會對其他生物產(chǎn)生影響。如果找到微囊藻的噬藻體，那么就能有效干預巢湖藍藻水華的發(fā)生。

可在實際運用中，科研人員發(fā)現(xiàn)藍藻很“狡猾、善變”，想治理它還存在許多亟待解決的難題。

“目前，我們在實驗室已經(jīng)分離出了15株噬藻體，其中針對巢湖微囊藻的噬藻體有四五株，但噬藻體的特異性很強，一種噬藻體只吃某種特定的微囊藻?！敝軈舱照f，藍藻的生命力極強，適應性極強，僅微囊藻就可以在環(huán)境因素的誘導下突變成“無窮種”。

實驗成效在實驗室實現(xiàn)“綠水”變透明

離大面積實際應用還有距離

盡管還面臨著許多現(xiàn)實問題需要解決，但“噬藻體的組裝機制”這一科研發(fā)現(xiàn)，是在研究藍藻“克星”方面取得的重大進展，該研究成果已于2019年在線發(fā)表于《Structure》雜志。

這一成果，讓周叢照萌生了一個治理巢湖藍藻的全新思路：藍藻突變需要一定時間，雖然在巢湖全流域的湖面上進行控制有現(xiàn)實難度，但在局部水域有操作的可能性。

“藍藻很善變，但在一個局部水域環(huán)境中，只會形成以一種藻類為主的格局，并排擠掉其他藻類的生存空間，就像獅群中只有一個獅王一樣。”周叢照說，在局部水域環(huán)境中藻種基本穩(wěn)定，如果有針對性地投放與之相應的、大量的噬藻體，就可以將這一區(qū)域的藍藻在一定時期內(nèi)“殺死”。周叢照說，這是他們正在研究的重點方向，目前從實驗室的效果來看，成效還是很明顯。

“我們實驗發(fā)現(xiàn)，當噬藻體放入實驗瓶，三四個小時后，瓶里的藍藻就消失了，原先綠油油的水變得透明?！敝軈舱照f。不過，周叢照也坦言，目前他們以基礎研究為主，對噬藻體的研究還停留在實驗室階段，距離大面積的實際應用還有一段路程要走。

科研計劃推動實驗室成果更快走向應用

用噬藻體“吃掉”藍藻，短時間內(nèi)能局部抑制藍藻的發(fā)生，但很快藍藻突變，變成另外一種具有“抗性”的藍藻，好像形成了一個“閉環(huán)”。

這一難題如何破解？

在治療艾滋病上有一種療法“雞尾酒療法”，是這一種混合藥物療法，通過多種抗病毒藥物聯(lián)合使用來治療艾滋病，以減少單一用藥產(chǎn)生的抗藥性，最大限度地抑制病毒?！斑@一療法或許也可以用在藍藻治理上，我們的想法是將多種噬藻體混合在一起，從而提高抑制藍藻的效力?！?/p>

周叢照進一步表示，他們還計劃對噬藻體進行人工改造和合成，增強噬藻體廣譜性地“吃掉”藍藻的能力。同時，通過建立藍藻的預警機制，在藍藻爆發(fā)前期，每天對水樣進行監(jiān)測，分析是哪一種藻類，提前增殖大量的噬藻體。

“這是我們當前開展噬藻體研究的一個思路和方向，希望借此能推動實驗室成果走向應用。”周叢照說。

■專家建議

多種治理藍藻途徑：控污、清淤和引種沉水植物

8月1日以來，隨著氣溫升高，巢湖藍藻快速生長。受東南風影響，藍藻水華在巢湖西北湖區(qū)即濱湖新區(qū)附近湖岸線集聚。對此，合肥市已全面打響巢湖藍藻防控攻堅戰(zhàn)，集中優(yōu)勢力量開展打撈工作，最大限度減輕對周邊市民生活的影響。

對于巢湖藍藻治理，周叢照也給出幾點建議：

建議一：控污

“巢湖的富營養(yǎng)化是每年都發(fā)生水華污染的根本原因，從根本上來說，只有去湖水的富營養(yǎng)化才能控制藍藻水華的爆發(fā)?！敝軈舱照f，“消耗巢湖現(xiàn)有的營養(yǎng)源就需要一定的時間，去富營養(yǎng)化是一個長期的過程。”所以說，巢湖治理是一個攻堅戰(zhàn)、持久戰(zhàn)，不會在短短幾年內(nèi)就一下子把巢湖藍藻治理好。

建議二：清淤

藍藻一般在夏天爆發(fā)，在冬天會沉入水底，在湖底與泥土混合，等到第二年陽光照射，溫度上升之時，又迎來生長期?！扒逵僖矔且环N有效的方法?！敝軈舱照f，在秋末冬初時，當藍藻沉入湖底后，如果能將淤泥清理，將泥中藻種清走，有助于減少第二年藍藻生長。

建議三：引種沉水植物

周叢照還建議在巢湖岸邊引種沉水植物，因為沉水植物在生長過程中會吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，與藍藻“爭奪食物”?！爸亟ㄉ鷳B(tài)系統(tǒng)是一個長期過程，在種植沉水植物之時，也要注意移除營養(yǎng)源。”周叢照說，在巢湖北岸有一處蘆葦蕩，冬天腐爛在水中，也會產(chǎn)生一定的營養(yǎng)源，“建議在冬天對蘆葦進行收割，減少營養(yǎng)源?！?/p>

合肥報業(yè)全媒體記者 蔣瑜香