

在格陵兰岛的西海岸,一艘17米(56英尺)长的铝制帆船在北极的暮色中缓缓驶过一个狭窄的岩石峡湾。船上的研究小组在拉布拉多海艰苦的九天航行中仍然睡眼惺忪,他们放下渔网收集浮游生物。这是第一次有人对生活在这里的微小海洋生物的DNA进行测序。
佛罗里达大学惠特尼海洋实验室的神经科学家列昂尼德·莫罗兹教授兴奋地看着这些渔网。“这就是生命开始时世界的样子,”他对他的朋友彼得·莫尔纳(Peter Molnar)说。莫尔纳是他与他共同创立海洋基因组图谱计划(Ogap)的探险队队长。
莫罗兹指着格陵兰岛冰川覆盖的山谷。这里的快速变暖正在复制6亿年前的情况,当时复杂的生命形式开始出现。他说:“我们现在正在穿越深层的生物时间。”

莫罗兹和莫尔纳的任务是对80%的海洋最小生物进行分类、观察、排序和绘制地图,以更多地了解我们自己和地球的健康状况。
乍一看,浮游生物和人类并没有太多共同之处。但对海洋生物的研究已经让我们对自己的大脑和身体有了突破性的了解。观察水母的放电教会了我们如何让心脏重新跳动。海蛞蝓向我们展示了记忆是如何形成的。乌贼教会了我们信号是如何在大脑的不同部分之间传播的。马蹄蟹展示了视觉感受器是如何工作的。
莫罗兹和莫尔纳的研究之旅有一个不同寻常的地方,那就是他们是在帆船上而不是在发动机驱动的船上解开浮游生物的秘密——在这方面,他们并不孤单。
法国国家科学研究中心(National Centre for Scientific research)的海洋学家、塔拉海洋基金会(Tara Ocean Foundation)的科学顾问克里斯·鲍勒(Chris Bowler)说:“大型海洋研究船每天的成本可能高达10万美元(7.7万英镑),这可能很快使你的研究机构破产。”
在过去的两年里,他在一艘33米长的纵帆船上为“微生物组任务”(Microbiomes Mission)收集浮游生物样本,这是一项研究海洋微生物的研究计划。“在帆船上工作要便宜50倍,”鲍勒说。
这种成本节约也让研究人员有了充裕的时间,这对于寻找基因共性和模式是必不可少的,而这些共性和模式将揭示人类健康的答案。鲍勒说,分析和观察这些微生物相互作用以及它们周围的世界是很重要的。这在陆地上的实验室里是不可能发生的,因为这些生物太脆弱了。
帆船低碳、容易获得、更容易在海岸附近操纵,而且“不会震动,所以你可以在船上做真正精确的工作”,莫尔纳说,他曾担任Ogap航行超过9000海里的船长。

微观海洋生物可以告诉我们关于我们自身发展的原因是趋同进化。这是指不相关的生物对同一个问题得出相同的解决方案,比如鸟类、甲虫、蝴蝶和蝙蝠都是如何适应飞行的,但它们在不同的时间以略有不同的方式适应飞行的。从如何折叠蛋白质到如何形成大脑,重叠的解决方案为所有事情提供了共同的构建模块。
莫罗兹说:“今天生活在这里的每一个生物都是一本日志,记录了使其成功的每一次适应。”“大脑是宇宙中最复杂的结构之一。然而,我们对大脑如何工作的了解有70%要归功于海洋生物。没有他们,今天的许多药物根本就不存在。”
他之所以研究浮游生物,是因为它们的“日志”最长——一些单细胞海洋生物已经存在了30多亿年。这意味着他们有比我们更多的暗喻手段。
“这些海洋物种中的一些群体不会衰老,永远不会患上癌症,而且在受到损害时可以完全再生。他们能够比我们更好地完成许多任务,”莫罗兹说。
将人类医学提升到一个新的水平的方法之一就是从这些生物体中获取我们的线索。但首先,我们得确认他们的身份。奥加普的崇高使命在10年前是不可能实现的;快速的技术进步缩小了设备的尺寸,而卫星通信和人工智能将分析结果的时间从几个月缩短到几分钟。
例如,在格陵兰岛,Ogap让海洋生物在他们的帆船上存活了几天,同时对它们生命不同阶段的DNA进行测序。“我们能够在拍摄高分辨率视频的同时,观察它们的繁殖、腐烂、自我修复,甚至死亡,”莫尔纳说。
然后,该团队通过星链将数据上传到大学,科学家们利用人工智能在生物体的DNA中寻找模式识别。莫尔纳说:“在一小时内,我们就能在帆船上得到结果。”“这种工作在10年前还只是科幻小说。”
虽然这项技术是新的,但使用帆船进行探索是一项千年的人类活动。

“用航海来回答科学问题的历史悠久,”Ogap在格陵兰岛探险时使用的帆船“北极地球”(ArcticEarth)的所有者戴维·科诺弗(David Conover)说。从库克船长在太平洋的人类学发现到达尔文在贝格尔号上对自然选择的开创性观察,帆船为许多类型的研究人员提供了前往世界遥远地区深入了解周围环境的奢侈。
科诺弗说:“你在海上呆的时间越长,你就越有可能发现新事物。”
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现在的关键是在未知的海洋生物永远消失之前观察它们的聚宝盆。莫罗兹说:“当你明天早上喝完咖啡的时候,有20到100个物种将永远消失,包括大自然为它们提供的奇妙解决方案,这是生物医学科学的巨大损失。”
为了继续记录微小的单细胞海洋生物的奇迹,奥加普将前往南美洲南端的巴塔哥尼亚。最终,Ogap的基因组图谱将被数字化并免费提供,从而提供海洋生物多样性的基线以及为开发新药提供有价值的见解。
“每天都是惊喜,”莫罗兹说。“这是所有这些航行中最精彩的部分——兴奋和发现的程度。它是如此丰富。这是不间断的。”