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保護生物多樣性 捍衛人類醫藥庫

2021-10-28 10:56來源: 科技日報編輯:遙城
  保護生物多樣性 捍衛人類醫藥庫
  今日視點
  從耳熟能詳的青蒿素到柳樹樹皮;從青霉素、嗎啡到一些最有效的癌癥化療藥物……自古以來,大自然都是人類的醫藥庫!但據英國《衛報》網站近日報道,人類活動導致生物多樣性喪失正讓這一醫藥庫處于危險之中,科學家們也采用了多種方法,借助科技的力量來捍衛這一寶貴的資源。
  古老的天然醫藥庫
  文字出現之前,人類就一直在利用大自然中的產物來治療疾病。第一份有文獻記載的相關證據涉及在印度那格浦爾發現的一塊有5000年歷史的土坡。據記載,那塊土坡上擁有250多種植物。此外,傳統中醫的起源也可以追溯到數千年前。
  包括青霉素、嗎啡和我們今天使用的一些最有效的癌癥化療藥物都來自大自然,世界衛生組織提供的數據顯示,全世界11%的基本藥物來自開花植物。
  20世紀50年代,人們從雪花蓮的根莖中提取了一種名為“加蘭他敏”的天然生物堿。如今,一種人工合成的類似藥物被用于治療阿爾茨海默病,科學家正在進一步研究,以確定雪花蓮能否有效治療艾滋病。
  最近,科學家們在水果和草藥中發現了可用于治療帕金森病的金合歡醇。無獨有偶,今年6月,科學家從歐洲栗子樹的樹葉中分離出一種分子,研究發現其具有中和抗藥性葡萄球菌的功效。
  新奇的藥物遍布地球各個角落。在樹懶的毛發中生長的真菌可用來消滅寄生蟲和細菌并治療癌癥;從蛇毒中提取的藥物可治療心臟疾病;科學家甚至發現了一種生活在2000米深水中的海洋細菌,希望它為腦癌提供治療方法。此外,為了保護自己或為了捕食,昆蟲進化出了各種各樣的化學混合物,某些抗菌化合物可用作抗病毒藥物或抗癌藥物,某些黃蜂的毒液也被認為能殺死癌細胞。
  美國埃默里大學植物學家卡桑德拉·奎夫說:“如今,全球每年因抗生素耐藥性感染死亡約70萬人。據估計,到2050年,每年將有1000萬人死于抗生素耐藥性感染。我認為大自然是戰勝這些及其他新出現的健康威脅的關鍵。”
  除為人類提供新奇藥物外,大自然資源也可用于促進研究或醫療工作。比如,長期以來,鱟的藍色血液被用來監測藥品和疫苗中的雜質,并被用于新冠病毒疫苗的研發。而被稱為矽藻的微藻具有多孔的細胞壁結構,可以用作向體內輸送藥物的工具。
  物種喪失危機已經逼近
  然而,科學家警告說,對野生藥用動植物的不可持續使用正導致生物多樣性喪失,并可能限制未來從自然中獲取藥物的機會。奎夫強調說:“就在我們最需要它們的時候,我們卻面臨失去許多重要物種的風險。”
  英國皇家植物園2020年發布的一份報告指出,對自然衍生藥物需求的增加是導致生物多樣性喪失的驅動因素。例如太平洋紫杉樹是化療藥物紫杉醇的原始來源,被世界自然保護聯盟列為瀕危物種,但目前其數量仍在不斷減少并走向滅絕。英國皇家植物園生物化學研究中心研究員梅拉妮-杰恩·豪斯說:“需要數千棵太平洋紫杉樹才能獲得足夠的紫杉醇用于臨床。”
  其他影響物種消失的因素包括污染、對自然資源的過度利用、入侵物種的引入、土地利用的改變以及城市化和農業導致的退化等。
  據估計,目前物種喪失的速度是自然滅絕速度的1000倍到10000倍,盡管我們不可能確切知道地球上到底生活著多少物種,但我們的確知道,物種滅絕正在加快。據世界自然基金會估計,在不到50年內,野生動物的數量減少了三分之二以上;世界自然保護聯盟估算稱,幾乎三分之一的物種面臨滅絕危險。
  豪斯說:“人們只利用了相對較少數量物種的特性。植物和真菌產生的一些化學物質非常復雜,我們仍然無法合成它們,比如從長春花中提取的、用于治療兒童白血病的長春新堿等。”
  多管齊下保護生物多樣性
  豪斯說,深入了解植物化學有助于科學家以更可持續的方式從大自然中獲取藥物,從而為子孫后代保護好這些基礎藥品的來源。
  豪斯解釋道:“我們現在對生物合成途徑,即植物和真菌產生化學物質的方式有了更深入的了解,我們可以將這些生物合成途徑轉移到其他生物體,如酵母等,讓酵母細胞工廠承擔起制造這些藥用化學物質的角色,從而減少從野外采集物種的需要。這種方法已經得到了推廣,成功提高了青蒿素的產量。”
  而在英國皇家植物園,來自世界各地的標本被儲存在種子銀行內。工作人員通過讀取植物和真菌的DNA來發現并保存新物種。他們正在研究物種面臨的威脅程度,并將其中瀕危的物種列入世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄,以更好地保護它們。在熱帶等生物多樣性熱點地區,英國皇家植物園正在提高當地人對植物重要性的認識,并影響當地政府更好地保護植物及其棲息地。
  在其他地方,人工智能和公民科學家正在使用應用程序幫助識別物種。他們開發了一個開源的基因數據庫,旨在對地球上所有生命的基因組進行排序。
  豪斯、奎夫等人在一份報告中寫道:“科技的進步為從自然界中發現新分子提供了機會,為合成它們提供了大量途徑,并提供了更可持續的來源方式,為全球健康挑戰的潛在解決方案奠定了基礎。”
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