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保护生物多样性 捍卫人类医药库

2021/10/28 10:16:30 来源:互联网

从耳熟能详的青蒿素到柳树树皮;从青霉素、吗啡到一些最有效的癌症化疗药物……自古以来,大自然都是人类的医药库!但据英国《卫报》网站近日报道,人类活动导致生物多样性丧失正让这一医药库处于危险之中,科学家们也采用了多种方法,借助科技的力量来捍卫这一宝贵的资源。

古老的天然医药库

文字出现之前,人类就一直在利用大自然中的产物来治疗疾病。第一份有文献记载的相关证据涉及在印度那格浦尔发现的一块有5000年历史的土坡。据记载,那块土坡上拥有250多种植物。此外,传统中医的起源也可以追溯到数千年前。

包括青霉素、吗啡和我们今天使用的一些最有效的癌症化疗药物都来自大自然,世界卫生组织提供的数据显示,全世界11%的基本药物来自开花植物。

20世纪50年代,人们从雪花莲的根茎中提取了一种名为“加兰他敏”的天然生物碱。如今,一种人工合成的类似药物被用于治疗阿尔茨海默病,科学家正在进一步研究,以确定雪花莲能否有效治疗艾滋病。

最近,科学家们在水果和草药中发现了可用于治疗帕金森病的金合欢醇。无独有偶,今年6月,科学家从欧洲栗子树的树叶中分离出一种分子,研究发现其具有中和抗药性葡萄球菌的功效。

新奇的药物遍布地球各个角落。在树懒的毛发中生长的真菌可用来消灭寄生虫和细菌并治疗癌症;从蛇毒中提取的药物可治疗心脏疾病;科学家甚至发现了一种生活在2000米深水中的海洋细菌,希望它为脑癌提供治疗方法。此外,为了保护自己或为了捕食,昆虫进化出了各种各样的化学混合物,某些抗菌化合物可用作抗病毒药物或抗癌药物,某些黄蜂的毒液也被认为能杀死癌细胞。

美国埃默里大学植物学家卡桑德拉·奎夫说:“如今,全球每年因抗生素耐药性感染死亡约70万人。据估计,到2050年,每年将有1000万人死于抗生素耐药性感染。我认为大自然是战胜这些及其他新出现的健康威胁的关键。”

除为人类提供新奇药物外,大自然资源也可用于促进研究或医疗工作。比如,长期以来,鲎的蓝色血液被用来监测药品和疫苗中的杂质,并被用于新冠病毒疫苗的研发。而被称为矽藻的微藻具有多孔的细胞壁结构,可以用作向体内输送药物的工具。

物种丧失危机已经逼近

然而,科学家警告说,对野生药用动植物的不可持续使用正导致生物多样性丧失,并可能限制未来从自然中获取药物的机会。奎夫强调说:“就在我们最需要它们的时候,我们却面临失去许多重要物种的风险。”

英国皇家植物园2020年发布的一份报告指出,对自然衍生药物需求的增加是导致生物多样性丧失的驱动因素。例如太平洋紫杉树是化疗药物紫杉醇的原始来源,被世界自然保护联盟列为濒危物种,但目前其数量仍在不断减少并走向灭绝。英国皇家植物园生物化学研究中心研究员梅拉妮-杰恩·豪斯说:“需要数千棵太平洋紫杉树才能获得足够的紫杉醇用于临床。”

其他影响物种消失的因素包括污染、对自然资源的过度利用、入侵物种的引入、土地利用的改变以及城市化和农业导致的退化等。

据估计,目前物种丧失的速度是自然灭绝速度的1000倍到10000倍,尽管我们不可能确切知道地球上到底生活着多少物种,但我们的确知道,物种灭绝正在加快。据世界自然基金会估计,在不到50年内,野生动物的数量减少了三分之二以上;世界自然保护联盟估算称,几乎三分之一的物种面临灭绝危险。

豪斯说:“人们只利用了相对较少数量物种的特性。植物和真菌产生的一些化学物质非常复杂,我们仍然无法合成它们,比如从长春花中提取的、用于治疗儿童白血病的长春新碱等。”

多管齐下保护生物多样性

豪斯说,深入了解植物化学有助于科学家以更可持续的方式从大自然中获取药物,从而为子孙后代保护好这些基础药品的来源。

豪斯解释道:“我们现在对生物合成途径,即植物和真菌产生化学物质的方式有了更深入的了解,我们可以将这些生物合成途径转移到其他生物体,如酵母等,让酵母细胞工厂承担起制造这些药用化学物质的角色,从而减少从野外采集物种的需要。这种方法已经得到了推广,成功提高了青蒿素的产量。”

而在英国皇家植物园,来自世界各地的标本被储存在种子银行内。工作人员通过读取植物和真菌的DNA来发现并保存新物种。他们正在研究物种面临的威胁程度,并将其中濒危的物种列入世界自然保护联盟濒危物种红色名录,以更好地保护它们。在热带等生物多样性热点地区,英国皇家植物园正在提高当地人对植物重要性的认识,并影响当地政府更好地保护植物及其栖息地。

在其他地方,人工智能和公民科学家正在使用应用程序帮助识别物种。他们开发了一个开源的基因数据库,旨在对地球上所有生命的基因组进行排序。

豪斯、奎夫等人在一份报告中写道:“科技的进步为从自然界中发现新分子提供了机会,为合成它们提供了大量途径,并提供了更可持续的来源方式,为全球健康挑战的潜在解决方案奠定了基础。”

 


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