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海底「超連人」 生物膜「揭底」

2017-01-25
■錢培元展示其防污塗層的效果。圖左光滑的表面為使用18個月後的狀況,圖右為兩年多後的情況。 科大供圖■錢培元展示其防污塗層的效果。圖左光滑的表面為使用18個月後的狀況,圖右為兩年多後的情況。 科大供圖

研海洋生態系統機制助航運 科大錢培元團隊申12項專利

香港文匯報訊(記者 柴婧)海底世界的龐大生物群神秘莫測,科技大學學者錢培元的團隊,首次發現海底肉眼難見、由微生物及其分泌形成的生物膜(biofilm),其實扮演荂u超級連接人」角色,透過其對環境變化的敏銳反應,釋出化學訊號引領珊瑚、貝類等海洋底棲生物移遷及改變棲息地,揭示以往不為人知的海洋生態系統機制,勇奪2016年度國家自然科學二等獎。其研究成果不單對在氣候變化下保育海洋或瀕危物種帶來重要啟示,亦能轉化成高效率的航運應用,對於船艦提速、減少燃料及污染,以至軍艦安全作貢獻,至今已成功申請各地12項專利。

珊瑚、貝類等海洋底棲生物是全球海洋生態研究的焦點之一,科大生命科學部講座教授錢培元領導進行的「變化環境下生物膜對海洋底棲生態系統的影響」項目,則突破性地揭示了生物膜於當中「連接人」角色。他昨日受訪時解釋說:「 以前大多研究認為,珊瑚、鮑魚、貝類等幼蟲是直接和海底環境接觸,忽略了幼蟲於海底第一個接觸的其實是生物膜。」

錢培元:填補科學空白

研究團隊發現,海洋生物膜對周邊反應異常敏銳,可因環境轉變而迅速變化,「生物膜都是細菌、微藻等單細胞生物組成,所以對環境反應非常快,它通過感受環境的變化而改變化學訊號,從而影響幼蟲依附荂A繼而影響整個生態系統。」是次研究首次揭示,海底生物幼蟲覓地繁衍及棲息時,並非直接受環境影響,而是按「連接人」生物膜釋放的化學訊號而決定,錢培元形容,有關發現「填補了科學的空白」。

他說明,通過對生物膜及提取物的實驗,團隊確認海底生物幼蟲能夠識別不同生物膜釋放的化學訊號,並在特定訊號下作出依附的選擇。

現時研究團隊已發現了400多個有誘導性、抑制性的化學訊號分子,並進一步揭示了海底生物如何響應有關化學訊號分子的傳導機制,為科研成果應用提供條件。

可減生物污損增軍艦安全

錢培元表示,「當化學訊號有誘導性,所以可以應用於水產養殖、生態系統修復,而抑制性化學訊號主要用於對抗藤壺、貝類等依附船身的生物污損(biofouling)問題。」他指出,污損會令航運燃料消耗大增40%,造成巨大經濟損失,也對國防安全有損害,「發達國家的軍方都積極研究生物污損,因為只要船艦的污損生物有5厘米厚,軍艦船速會降低25%至60%,」而更為重要的是破壞軍艦表面形態,即使是原有設計能避開雷達聲納系統的隱形軍艦,亦會因污損而改變表面粗糙度,變得容易被偵測。污損令船速下降油耗上升,會令二氧化碳的額外排放大增,每年可能超過400萬噸。

開發防污塗料 無毒活性佳

針對污損問題,錢培元團隊利用生物膜細菌開發天然防污塗料,並成功申請5項美國專利、5項中國專利及2項香港專利,「活性較現今市場常用的好25倍,而且完全無毒,去除藥物後幼蟲亦可附荂C」

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