欧内斯特 · 海明威(Ernest Hemingway)*在谈到他的老父亲时说:“他总是像思念母亲(Lamar)那样不时地想到海,‘La mar’是人们用西班牙语对海的爱称。有时热爱海的那些人也谈论她一些不吉利的事,但是他们总是说,海,活像一个女人。”
每个历史悠久的母亲般的海赐给我们很多很多的食物。尽管人们大量地,甚至有时过量地获取某些海洋物品,然而我们消耗的也仅仅是海洋实际生产总量很少的一部分。这可能像是一种夸大,那么让我们看某些统计:全世界海洋每年生产超过6000亿吨动物和植物有机体,其中每年被人们消耗的平均数量为700万吨,包括600万吨动物有机体和100万吨植物有机体。试问,为什么其余的部分没有引起研究人员的注意呢?
就这个问题我与海洋水产业和海洋研究所的科学家们讨论时,他们相信这主要是由于人们思想的迟钝和缺少对海洋资源利用的综合考虑。渔民予以优先考虑的乃是尽可能获得更多的食物蛋白质和脂肪,并且他们把大约700种有毒的鱼种弃之船外,还有低商业价值的鱼类连同几乎未研究过的稀少的深海生物也一块抛掉。在40,000种海洋鱼类中只挑选出很少一部分供食用。总而言之,有毒的品种要比商业可用的品种多得多。
造成目前这种状况的第二个原因是还没有很详细地研究海洋的生命过程,而许多才刚刚开始从繁殖到分子水平的研究。至今人们还没有很恰当地解释大多数海洋生物品种在海洋生命形式和内容之间那种不可分割的联系,因此生物化学家必须从海洋生命稀奇古怪的世界里学习许多东西,在那个异乎寻常的世界里许多意想不到的发现在等待着他们。整个海洋“工厂”时时制造着各种各样的化合物,其中一些化合物可以在陆地生命形式中发现,而另外一些则为海洋生命所特有,或者在陆地生命中只能找到极微的数量。最常见的化合物是生物活性物质,即那些能影响组织的功能,细胞的增生和发育,人畜和植物新陈代谢的物质。
其中一个例子是前列腺激素类,它们曾是人类和陆地其他哺乳动物特有的激素。前列腺素是靠组织细胞来制造的,而不是来自内分泌腺,因此在陆地世界的生物体内产量极微。这种激素具有令人惊异的生物活性,它们影响着平滑肌的伸缩性,温热调节,心血管和排泄系统,同时也影响到性激素分泌、受孕、妊娠和婴儿的降生。医院、研究实验室和农场正在考虑对它的需求。
1967年首次发现了前列腺素。几年以后,在加勒比海发现一种软体珊瑚(Plexaura homomalla)体内有大量的前列腺激素,它将成为大量提取这种生物活性物质之源,许多国家制药工业正利用海洋激素来制造各种医药。在其他种海洋动物体内寻找这类激素的工作正在继续进行,但是尚未发现单一的海洋生物在前列腺素丰度方面能远远地接近上面提到的珊瑚品种。因此在海草中这种激素高含量的新发现可以看成是重要的令人惊异的事情。
随着在珊瑚和后来的海草中发现了前列腺素,把世界海洋看成是一个巨大的生物化学工厂的兴趣极大地增加了。海洋已经成为新的工业制备医用制剂和其他活性化合物的基地。研究有毒的鱼类,海星、软体动物、水母、蛇蜥和海参类的许多初步结果,为这方面工作提供了最大的希望。
在该研究所工作的I. 阿兹基克辛(I. Azhgikhin)博士领导的生物活性化合物实验室的陈列架上展示着剥制的狗鱼、海胆、鲀鱼和其他标本,它们标志着该实验室正在进行深入地研究嗜神经组织的化合物,但是在那里研究课题的范围是相当宽阔的。
阿兹基克辛博士说,某些人正感到疑惑,为什么我们需要新的药物。他对这个问题的回答是,一些比较好的诊断技术还没有完全考虑到至今医学领域已经发现了1万多种疾病和10万种以上的症状:新的职业病和由于固有的生活方式所造成的疾病正在继续出现;许多很清楚的疾病在二十世纪已经发生了极大的变异;许多细菌正变得具有抗药性,而几年前用来阻止细菌生长的这些药物曾是十分有效的;对某些医药的过敏反应已是司空见惯;如今用某些药物,特别是抗生素治疗一种疾病需要冗长的疗程;市场上出售的许多合成药物现在造成了人体的副作用。所有这些情况促使科学家朝着能掺进药里的天然化合物的途径进军。这里可以把海洋描绘成我们这个星球的生物化学中心实验室。
阿兹基克辛博士主张对已经确定的生体毒素的看法应当重新审议。能够用在药物方面的生物体毒素在海洋生物生活中完成着重要的功能,首先是一种防御功能,其次是性的变异。例如珊瑚体毒素可以决定珊瑚虫是变成公的,母的,还是中性品种。生体毒素同样能起一种传播生物信息的作用。它们所起的另外一种重要作用是区分生物的类别。生物体毒素还是吓唬其他生物的化学武器,主要是把异种类的生物赶跑,而不是杀死它们。假如我们能够控制上述的生物体毒素,那么我们将获得影响陆地上发生的大量生物过程的理想方法。例如从一种水母体内提取出来的生物体毒素已制成一种农业杀虫剂(POADAN),并获得了显著效果。这种杀虫剂对人和动物没有危害。
阿兹基克辛和古林(I. Gurin)博士合著的“海洋动植物的生物活性化合物——新药源”(1981年莫斯科科学出版社出版)一书描述了某些海洋鱼类特有的一种生物体毒素,联球菌毒素(tetradotoxin)。南海的土人利用有毒的鱼类可以追溯到公元前2000年,他们用特殊方法处理这类鱼的卵、肝脏和卵巢用来做药。古代中国留下的手稿描述了这样一些制剂如何用来治疗痉挛和神经性疾病,并且可以当成一种补药给病人服用。
该研究所的科学家们集中搞两方面的工作:扩大探索物种的范围和详细地研究其中每一个品种,以获得新的生物活性化合物。
海洋动物的组织是基本的原料。根据化合物的溶解速率,把组织放进一种特殊的溶液,以便分离组织的成分。从组织浆状物中提取出来的有色物质贮存在一个沉积桶里。在该实验室的冰箱里存放着冷涂的鲨鱼、飞鱼和海胆,还有其他标本。在实验室工作的科学家也参加考察队,以获得尚未研究过的品种。实验室还有珊瑚,软体动物、海绵、海参,许多海星和海草。那些有毒的鱼和海草是从远东海水中采集来的。
从一种深水鱼(Hoplosthetus atlanticus)组织提取的化合物能刺激热血动物的中枢神经系统。这种化合物奇异般地增强运动神经的活性和提高肌肉的收缩力。实验室完成的试验表明这种化合物主要集中在深水鱼的肝,腔,脂肪和神经组织,鳍及其鱼鳞里。这种生物活性化合物与100多年前由一位日本化学家发现,并研究得很清楚的联球菌毒素稍许不同,因而人们给它一个名字,hoplostatin。另一种大西洋的深水栖居动物已使科研人员产生相当大的兴趣。在实验室从它的组织中提取的化合物能刺激人的消化系统。
深水鱼类的价值不只限于医学,上面提到的两种鱼生活在1000米深的海水中,并且定期的成群洄游,一条成熟的鱼可以重达2 ~ 3公斤。来自实验室的经验指出,这种鱼含有的有毒物质用酸化的或者纯海水洗容易去除。这种鱼经过适当的处理是可以食用的,它像高级的食用鱼一样,吃起来美味可口和滋补身体。
在该实验室的冰箱里还能发现许多不寻常的样品,如认一种很小的鱼(Liasacus cutaneus)体内可以提取另一类有价值的生物活性化合物,它对心血管疾病和血液循环传输系统有很好的作用。
阿兹基克辛博士说,鲨鱼也应受到极大的关注。现在有两种鲨鱼:有毒的和无毒的。在鲨鱼身上发现的生物活性化合物在促进哺乳动物对疾病的抵抗力方面是十分有效的,并且仅就此点我们可以原谅鲨鱼吃人的本性。尤其应当指出的研究结果是鲨鱼的组织和器官还含有抗癌药物。
假如你已经读过有关鲨鱼的旅行家札记或大众科学一类书,你一定知道双须鲨被看成是最危险的一种鲨鱼。迷信的水手将会告诉你,不管谁遇上这种鲨鱼都是一种不祥之兆,但是内科医生可不那么看,曾经发现某种鲨鱼从来不患恶性的疾病,双须鲨就是其中之一。试图把一种成瘤的病毒引进双须鲨的遗传系统,以望导致癌细胞的转移;或者把一个癌变的肿瘤移植到鲨鱼身上,而鲨鱼则安然无恙。从双胡鲨组织提取的各种化合物能减退,并且有时中止肿瘤的恶化过程。这些化合物也包括免疫和抗瘤物质。
为了评价海水中其他动物,我们顺便提一下海星新陈代谢的中间产物也含有各种各样化合物,可以把它们的不寻常特性用在化学、纺织、香料和制药工业。其中一些属于本文已经讨论超的前列腺激素类,其余的类似胰岛素或毛地黄叶(一种药用植物)和苷类。还有一些化合物可以改善血液的凝固能力。
在该实验室也同时研究了如下一些化合物。从白令海采来的海草类植物也是十分有用的,它们含有大量的特殊的植物激素、这种激素能促进谷物和其他农作物的早熟和增产。科学家们正在寻找含有植物激素特别丰富的海草品种。
七年前创建的该生物活性化合物实验室在短短的几年时间里已经研究了200多种以往从未涉及的海洋生物,并且从中已经提取了10种有价值的化合物,例如从没有商业用途的无脊椎动物分离出一种有效的药物(VNIIR0 EN),它可以使脂肪的新陈代谢正常化,治疗心脏病(心律不齐)和有助于血管阻塞病人恢复健康。
在这个领域中很大程度与医学和生物学问题有关的研究引起人们的深思:“这是一个全然不同的潜在的应用领域。”例如已经发现海绵含有各种各样高浓度的稀有金属,因此可以把巨大的海绵群体看成是这些金属的沉积物。
当在大量的海洋生物机体寻找新的生物体毒素时,该研究所的科学家已经发现一个有价值的食物,饲类蛋白质,脂肪,碳氢化合物和维生素的广阔来源。他们从思想上已经孕育了海洋动植物利用的全面考虑。按照他们的看法,海洋栖居动物所有的每一件东西对人类都是有用的。
阿兹基克辛博士认为,应当提取所有的海洋生物活性物质。当这些物质从生物组织分离出来后,剩下来的部分也应存起来,以便在实验室仔细地研究。肌肉组织也不应当丢掉,它们可以作为一种新的食物源和饲料源#所有的脂肪能作为生产肥皂、各种油膏和软膏的原料。商业和非商业有毒的海洋生物也应采纳同样的办法来处理。
越来越多的人认识到,以往对世界海洋生物源的那种片面的使用与当代科学和技术进步的需求已不那么协调。看来,对海洋生物浪费利用的时代应当结束了。
(Science in USSR,1983年第3期)
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* Ernest Hemingway生于1899年,卒于1961年。美国小说家,曾荣获1954年诺贝尔文学奖——译者注。