科大团队发现蓝藻“天敌” 寻找治藻新思路 - 教育

　　○在中国科大生命科学学院的结构生物化学实验室，学生正在对藻水样本进行检测。

每年夏季，巢湖蓝藻会进入快速生长期，当前，合肥全面打响巢湖蓝藻防控攻坚战。

巢湖蓝藻有何特性？为何如此难治理？它是一种什么样的存在？在自然界中有没有“天敌”？带着这些问题，记者专访了中国科大生命科学学院教授、博士生导师周丛照，“解密”巢湖蓝藻。

周丛照长期从事蓝藻研究，现主要研究方向为蓝藻水华的形成机制和干预策略。通过多年的研究取得新突破，寻找到了巢湖蓝藻水华的天敌——“噬藻体”，它可以“吃掉”蓝藻。

该成果给蓝藻治理提供了一种全新思路和途径。下一步，科研人员将加速推动蓝藻研究从基础性研究走向实际应用，让科研成果更快“走出”实验室。

湖水发臭“真凶”： “微囊藻”在疯狂生长和腐烂

7、8月份，气温升高，巢湖的局部水面会出现一层油漆状的绿色，散发着一阵阵刺激性的味道，这是人们俗称的“蓝藻”。

多年来从事蓝藻研究的周丛照向记者介绍，蓝藻有着极强的生命力，大约产生在25亿—35亿年前，是最古老的自养生物之一。

“在漫长的进化过程中，蓝藻获得了极强的生存力和适应力。它只需要有营养元素就可以生存繁殖，不像其他生物的生存需要依赖于食物链。”周丛照说。

“蓝藻”是一个统称，已知种类就有3000多种。其中，在巢湖，夏天以“微囊藻”为主，秋冬季又转变为“鱼腥藻”为主。

“这两种藻在巢湖共生，有着不同的形态，微囊藻是一种单细胞，鱼腥藻是多细胞形态，呈现链状，这两种藻类占到巢湖蓝藻的90%以上。”周丛照介绍，当前巢湖水面局部增多的蓝藻其实主要就是“微囊藻”，这种单细胞微生物在气温升高时能疯狂生长，并分泌出胶状物质，类似糖浆一样，将一个个细胞粘在一起，聚集成大至肉眼可见的群体，所以人们看到的蓝藻呈现出粘液状。

“上千个微囊藻聚集成胶被包裹的藻团后，一般的鱼虾无法吃掉它们，它们还能对外分泌出毒素，加上它们自身腐烂，就形成了一股难闻的腥臭味，对水质和鱼虾生存也带来破坏性的影响。”周丛照说。

研究新突破：

找到了蓝藻水华的“天敌”

找到了蓝藻水华的“真凶”，有没有抑制水华的“武器”？这也是周丛照科研团队多年来一直在寻找和探索的答案。

8月10日，记者走进中国科大生命科学学院的结构生物化学实验室。在一间低温实验室，摆放着一桶桶的水样。为了研究蓝藻，研究人员会定期到各个河流的入湖口收集样本，南淝河、十五里河、派河、兆河……一桶桶水样瓶上写着他们的足迹。

从2007年开始，周丛照带领团队从事蓝藻研究。近年来经过不断实验，他们的科研取得了突破，寻找到了巢湖蓝藻水华的天敌——“噬藻体”。“通俗来讲，噬藻体是一种病毒，它的本事是能够‘吃掉’蓝藻。”周丛照说，噬藻体是一种DNA病毒，本身就是存在于自然界，宿主就是蓝藻，理论上不会对其他生物产生影响。如果找到微囊藻的噬藻体，那么就能有效干预巢湖蓝藻水华的发生。

可在实际运用中，科研人员发现蓝藻很“狡猾、善变”，想治理它还存在许多亟待解决的难题。

“目前，我们在实验室已经分离出了15株噬藻体，其中针对巢湖微囊藻的噬藻体有四五株，但噬藻体的特异性很强，一种噬藻体只吃某种特定的微囊藻。”周丛照说，蓝藻的生命力极强，适应性极强，仅微囊藻就可以在环境因素的诱导下突变成“无穷种”。

实验成效：

在实验室实现“绿水”变透明

尽管还面临着许多现实问题需要解决，但“噬藻体的组装机制”这一科研发现，是在研究蓝藻“克星”方面取得的重大进展，该研究成果已于2019年在线发表于《Structure》杂志。

这一成果，让周丛照萌生了一个治理巢湖蓝藻的全新思路：蓝藻突变需要一定时间，虽然在巢湖全流域的湖面上进行控制有现实难度，但在局部水域有操作的可能性。

“蓝藻很善变，但在一个局部水域环境中，只会形成以一种藻类为主的格局，并排挤掉其他藻类的生存空间，就像狮群中只有一个狮王一样。”周丛照说，在局部水域环境中藻种基本稳定，如果有针对性地投放与之相应的、大量的噬藻体，就可以将这一区域的蓝藻在一定时期内“杀死”。周丛照说，这是他们正在研究的重点方向，目前从实验室的效果来看，成效还是很明显。

“我们实验发现，当噬藻体放入实验瓶，三四个小时后，瓶里的蓝藻就消失了，原先绿油油的水变得透明。”周丛照说。不过，周丛照也坦言，目前他们以基础研究为主，对噬藻体的研究还停留在实验室阶段，距离大面积的实际应用还有一段路程要走。

科研计划：

推动实验室成果更快走向应用

用噬藻体“吃掉”蓝藻，短时间内能局部抑制蓝藻的发生，但很快蓝藻突变，变成另外一种具有“抗性”的蓝藻，好像形成了一个“闭环”。

这一难题如何破解？

在治疗艾滋病上有一种“鸡尾酒疗法”，这是一种混合药物疗法，通过多种抗病毒药物联合使用来治疗艾滋病，以减少单一用药产生的抗药性，最大限度地抑制病毒。“这一疗法或许也可以用在蓝藻治理上，我们的想法是将多种噬藻体混合在一起，从而提高抑制蓝藻的效力。”

周丛照进一步表示，他们还计划对噬藻体进行人工改造和合成，增强噬藻体广谱性地“吃掉”蓝藻的能力。同时，通过建立蓝藻的预警机制，在蓝藻暴发前期，每天对水样进行监测，分析是哪一种藻类，提前增殖大量的噬藻体。

“这是我们当前开展噬藻体研究的一个思路和方向，希望借此能推动实验室成果走向应用。”周丛照说。

专家建议

多种治理蓝藻途径：

控污、清淤和引种沉水植物

8月1日以来，随着气温升高，巢湖蓝藻快速生长。受东南风影响，蓝藻水华在巢湖西北湖区即滨湖新区附近湖岸线集聚。对此，合肥市已全面打响巢湖蓝藻防控攻坚战，集中优势力量开展打捞工作，最大限度减轻对周边市民生活的影响。

对于巢湖蓝藻治理，周丛照也给出几点建议：

建议一：控污

“巢湖的富营养化是每年都发生水华污染的根本原因，从根本上来说，只有去湖水的富营养化才能控制蓝藻水华的暴发。”周丛照说，“消耗巢湖现有的营养源就需要一定的时间，去富营养化是一个长期的过程。”所以说，巢湖治理是一个攻坚战、持久战，不会在短短几年内就一下子把巢湖蓝藻治理好。

建议二：清淤

蓝藻一般在夏天暴发，在冬天会沉入水底，在湖底与泥土混合，等到第二年阳光照射，温度上升之时，又迎来生长期。“清淤也会是一种有效的方法。”周丛照说，在秋末冬初时，当蓝藻沉入湖底后，如果能将淤泥清理，将泥中藻种清走，有助于减少第二年蓝藻生长。

建议三：引种沉水植物

周丛照还建议在巢湖岸边引种沉水植物，因为沉水植物在生长过程中会吸收水体中的营养物质，与蓝藻“争夺食物”。“重建生态系统是一个长期过程，在种植沉水植物之时，也要注意移除营养源。”周丛照说，在巢湖北岸有一处芦苇荡，冬天腐烂在水中，也会产生一定的营养源，“建议在冬天对芦苇进行收割，减少营养源。”