淡水發(fā)光細(xì)菌，2010世博飲用水安全衛(wèi)士
2009/05/20 09:17 來(lái)源：第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào) 陳琳
在水樣中加入微量青?；【后w，半小時(shí)內(nèi)就能知道飲用水是否安全——著名發(fā)光細(xì)菌專家、華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授朱文杰和他的團(tuán)隊(duì)?wèi){借青?；【鷻z測(cè)水質(zhì)的專利技術(shù)，承擔(dān)了保障2010年世博會(huì)飲用水安全的檢測(cè)項(xiàng)目
水是生命之源。即將到來(lái)的世博會(huì)上，如何保證展覽現(xiàn)場(chǎng)的飲用水安全？著名發(fā)光細(xì)菌專家、華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授朱文杰拿出了他的撒手锏——青?；【鳛樯餀z測(cè)材料。“發(fā)光細(xì)菌是能自身發(fā)出藍(lán)綠色可見(jiàn)光的細(xì)菌，青海弧菌這樣的發(fā)光細(xì)菌，一旦接觸到有毒物質(zhì)，發(fā)光強(qiáng)度就會(huì)受到抑制，它們的發(fā)光強(qiáng)度和水樣中毒物的濃度、大小相關(guān)。”只要在水樣中加入微量青海弧菌液體，用便攜式監(jiān)測(cè)儀讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，飲用水是否安全，在半個(gè)小時(shí)內(nèi)就能知道答案。
眾里尋“菌”千百度
“水體里的發(fā)光細(xì)菌達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，就會(huì)使這個(gè)水體發(fā)出綠熒熒的光。海洋中就會(huì)有這種現(xiàn)象發(fā)生，海水整個(gè)都變成綠色的發(fā)光體，閃現(xiàn)著綠熒熒的波浪，這就是所謂的‘?；?/SPAN>’。當(dāng)然，畢竟發(fā)光細(xì)菌所發(fā)光的亮度是很低的，因此只有在黑暗的環(huán)境中才能看到，在白天光線較亮的地方是看不到的。”關(guān)上燈，拉上厚實(shí)的窗簾，在生物實(shí)驗(yàn)室中，朱文杰小心翼翼地從培養(yǎng)箱里拿出了剛培養(yǎng)好的青?；【?。在黑暗的背景中，錐形瓶里的液體發(fā)出了幽幽的藍(lán)綠色熒光。為了尋找這種發(fā)光細(xì)菌，朱文杰在上世紀(jì)80年代走遍了全國(guó)各大湖泊。“太湖、鄱陽(yáng)湖、洞庭湖、鬲湖、洪澤湖、巢湖，我們都走遍了，最后終于在青海省的青海湖里發(fā)現(xiàn)了青?；【?。”在青海湖盛產(chǎn)的唯一一種沒(méi)有鱗片的魚——裸鯉身上，朱文杰找到了夢(mèng)寐以求的淡水型發(fā)光細(xì)菌。
“其實(shí)，海洋才是發(fā)光細(xì)菌的主要棲息地，絕大部分的發(fā)光細(xì)菌無(wú)論從數(shù)量還是種類來(lái)看，均是海洋性的，僅少數(shù)在淡水或陸地上生存。”目前已經(jīng)命名的發(fā)光細(xì)菌共18種，其中霍亂弧菌和青?；【鸀榈l(fā)光細(xì)菌。為什么朱文杰他們除了研究海洋發(fā)光細(xì)菌外，會(huì)將注意力集中于菌種稀少的淡水湖泊呢？“海洋發(fā)光細(xì)菌必須有一定濃度的鈉離子存在，才能生長(zhǎng)和發(fā)光，而淡水型發(fā)光細(xì)菌就沒(méi)有這種要求。”上世紀(jì)80年代末，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果要用海洋發(fā)光細(xì)菌進(jìn)行檢測(cè)，為了滿足海洋發(fā)光細(xì)菌的生理需要，必須在淡水樣品中添加食鹽達(dá)到3%。但如此高濃度的Na+或Cl-離子，會(huì)影響某些有毒物質(zhì)的生物學(xué)毒性表現(xiàn)，因此根據(jù)細(xì)菌的發(fā)光情況來(lái)判斷水質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生偏差。這是海洋發(fā)光細(xì)菌的一個(gè)“死穴”。而利用淡水型發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)，就可以輕而易舉地避免這樣的偏差。從另一方面來(lái)說(shuō)，不少發(fā)光細(xì)菌本身就是致病菌。比如哈維氏弧菌可致蝦生病死亡，Photorhabdus asymbiotica 能導(dǎo)致人類身體疾患，寄生于線蟲(chóng)體內(nèi)的發(fā)光桿菌則會(huì)感染毛蟲(chóng)、蛾子、蝴蝶等鱗翅目昆蟲(chóng)，致它們于死地。朱文杰他們當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的青?；【呛币?jiàn)的淡水型發(fā)光細(xì)菌，也不是致病菌，因此是難得的水質(zhì)檢測(cè)好材料。
培養(yǎng)發(fā)光細(xì)菌是一件比較麻煩、專業(yè)的事情，這個(gè)因素會(huì)阻礙發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)技術(shù)的普及和應(yīng)用。于是上世紀(jì)90年代中期，朱文杰開(kāi)始把青?；【梢簯B(tài)的保存方式轉(zhuǎn)變?yōu)閮龈煞鄣男问健?/SPAN>“就像把面條做成方便面，開(kāi)水一泡就能食用那樣。”檢測(cè)人員拿到凍干粉后，可以保存在
發(fā)光細(xì)菌應(yīng)用潛力無(wú)窮
“如果有某一條河流受到污染，或者出現(xiàn)某種化學(xué)物質(zhì)突然泄漏的事故，判斷污染來(lái)源和污染物的主要成分，可以用物理—化學(xué)的監(jiān)測(cè)方法很快得到結(jié)果，但要回答對(duì)流經(jīng)區(qū)域周圍的生物或居民的健康有什么影響，這些監(jiān)測(cè)是無(wú)能為力的。”朱文杰介紹說(shuō)，當(dāng)下使用較多的檢測(cè)污染物毒性的方法，是從醫(yī)學(xué)毒理學(xué)引用過(guò)來(lái)的小鼠或是魚類或是溞、藻類等的毒性試驗(yàn)，以受試生物的死亡數(shù)來(lái)判斷毒性的大小，一般需幾天時(shí)間才能有結(jié)果。“每條魚、每只小鼠對(duì)毒物反應(yīng)都不相同，為減小個(gè)體差異的影響，每次用大量的魚或小鼠用于試驗(yàn)，這不僅造成檢測(cè)工作量的增加，而且用成百上千的小鼠或魚來(lái)用于一些普通樣品的檢測(cè)是不可能實(shí)施的，因?yàn)槌杀咎摺?/SPAN>”
“而用發(fā)光細(xì)菌來(lái)檢測(cè)環(huán)境污染毒性，不僅靈敏，而且成本低廉，在一刻鐘到一小時(shí)內(nèi)便可以有結(jié)論。其檢測(cè)結(jié)果跟魚類、小鼠毒性試驗(yàn)結(jié)果是吻合的。”朱文杰舉了去年“5·12”汶川地震災(zāi)后水體檢測(cè)的例子，“工作人員不但要檢測(cè)當(dāng)?shù)睾恿鞯乃|(zhì)，很多農(nóng)民也拿出自家的井水樣本要求檢測(cè)，如果用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，成本就是天文數(shù)字，時(shí)間也不允許。”而工作人員利用青?；【@樣的發(fā)光細(xì)菌，在半小時(shí)內(nèi)就知道了結(jié)果。上世紀(jì)90年代，有科學(xué)家提出利用發(fā)光細(xì)菌快速綜合評(píng)價(jià)蘇州河水質(zhì)的方法，并得以實(shí)施。朱文杰回憶說(shuō)：“蘇州河治理是上海的一件大事。最近，浙江環(huán)保部門為了加強(qiáng)對(duì)藍(lán)藻爆發(fā)的預(yù)警監(jiān)測(cè)，也使用了我們研制的發(fā)光細(xì)菌急性毒性監(jiān)測(cè)儀。”
“發(fā)光細(xì)菌在應(yīng)用方面還有很大的潛力。”朱文杰說(shuō)，“現(xiàn)在，科學(xué)家對(duì)發(fā)光細(xì)菌利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)依舊如火如荼，比如食品衛(wèi)生的快速檢測(cè)、化學(xué)合成物及其降解物的毒性檢測(cè)、分析有機(jī)合成化合物分子結(jié)構(gòu)中不同取代基對(duì)毒性的影響等等，也有科學(xué)家在基因克隆的實(shí)驗(yàn)用細(xì)菌發(fā)光基因作為報(bào)告基因。”現(xiàn)今，朱文杰仍然繼續(xù)著他每日的科研和教學(xué)工作，“希望有關(guān)方面能夠多采用我們國(guó)家研究人員自己研發(fā)的發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)技術(shù)和儀器。”