本報訊(記者汪海)一種快速、 靈敏、可靠的飲用水安全檢測儀將亮 相明年上海世博會。只要在待測水樣 中加入微量青?;【胄r內(nèi)就能 知道飲用水是否安全。著名的發(fā)光細 菌研究專家、我校生命科學學院教授 朱文杰、資源與環(huán)境科學學院教授徐 亞同合作并帶領他們的團隊,于日前 完成了利用青?;【鷻z測水質的世 博科技專項《快速檢測飲用水中有 害物質綜合毒性的傳感儀研制》課 題。
“在兩年多的時間中,課題組通 過對市場上銷售的瓶裝飲用水、多種 重金屬、常見農(nóng)藥等污染物的檢測研 究,形成了檢測飲用水的全套技術規(guī) 范方法。該項成果現(xiàn)已轉化投產(chǎn),進 入市場?!崩玫l(fā)光細菌進行毒 性物質檢測,這在世界上尚屬首次, 并且具有自主知識產(chǎn)權,朱文杰對其 市場前景充滿信心。
作為檢測材料,青?;【?Q 67 菌株的生物學特性保證了檢測結果 的靈敏性和準確性。朱文杰告訴記 者,“發(fā)光細菌是能發(fā)出綠色可見光 的細菌,青?;【@樣的發(fā)光細菌, 一旦接觸到有毒物質,發(fā)光強度就會 受到影響,它們的發(fā)光強度和水樣中 有毒物質的類型、濃度密切相關”。 所以只要在水樣中加入微量青?;?菌液體,用便攜式監(jiān)測儀讀取相關數(shù) 據(jù),飲用水是否安全,在半個小時內(nèi) 就能知道答案。這種發(fā)光細菌,不僅 將在世博會飲用水安全檢測中發(fā)揮 作用,而且早就在上海蘇州河治理、 汶川大地震后災區(qū)水質安全快速檢 測中,都得到應用和科學驗證。在不 久前舉行的上海工博會上,該項成果 也經(jīng)世博局推舉,在世博專項成果館 內(nèi)展出,獲得觀眾及相關部門好評。
細菌“發(fā)光之謎”
“由于發(fā)光細菌跟一般細菌一 樣形體微小,肉眼根本看不見它們, 因此單個細菌所發(fā)出的光也極其微 弱,肉眼當然也是看不見的。如果生 長在水體里的發(fā)光細菌達到一定數(shù) 量時,就會使這個水體發(fā)出綠熒熒的 光。海洋中就會有這種現(xiàn)象發(fā)生,海 水整個都變成綠色的發(fā)光體,閃現(xiàn)著 綠熒熒的波浪,這就是所謂的‘海 火’。由于發(fā)光細菌所發(fā)光的亮度是 很低的,因此只有在黑暗的環(huán)境中才 能看到,在白天光線較亮的地方是看 不到的?!痹趯嶒炇抑?,朱文杰小心 翼翼地從培養(yǎng)箱里拿出了剛培養(yǎng)好 的發(fā)光細菌。在黑暗的背景中,錐形 瓶里的液體發(fā)出了幽幽的綠色熒光。
作為發(fā)光細菌最特別的生理代 謝特征,是在其生長的一定時間內(nèi), 能夠發(fā)射可見光。“這是由于細菌體 內(nèi)可以合成一種細菌熒光酶,它可以 催化還原型的黃素單核苷酸和長鏈 脂肪醛并在氧氣的參與下發(fā)生氧化 反應而放出光子?!敝煳慕芎喴亟?紹了發(fā)光細菌發(fā)光的機理。發(fā)光細菌 能夠檢測有毒物質也正是利用了其 這一生物學特性。
“揭秘”青?;【鸀榱藢ふ业l(fā)光細菌,朱文杰 及其研究生們在上世紀80 年代走遍 了全國各大湖泊。最終于1985 年8 月在青海省的青海湖中,在一種沒有 鱗片的魚———裸鯉(當?shù)厝朔Q之為 鰉魚)身上,他們找到了夢寐以求的 淡水型發(fā)光細菌。
“海洋發(fā)光細菌必須有一定濃 度的鈉離子存在,才能生長和發(fā)光, 而淡水型發(fā)光細菌就沒有這種要 求。”朱文杰等研究人員當時發(fā)現(xiàn)的 青?;【?,是一種罕見的非致病淡水 型發(fā)光細菌,依據(jù)其產(chǎn)地,被定名為 “青?;【?,這是迄今為止世界上 唯一的一種非致病的淡水型發(fā)光細 菌,因此是難得的水質檢測好材料。
自上世紀90 年代中期,朱文杰 開始把青海弧菌由液態(tài)的保存方式 轉變?yōu)閮龈煞鄣男问?。檢測人員拿到 凍干粉后,可以保存在-10℃以下的 冰箱中,使用前只要加入復蘇液,幾 分鐘之后凍干粉中的青?;【妥?動恢復了活力,就可立即用于檢測毒 性物質,十分簡單、方便。
發(fā)光細菌大有“用武之地”
“如果某一條河流受到污染,或 者出現(xiàn)某種化學物質突然泄漏的事 故,判斷污染來源和污染物的主要成 分,用物化監(jiān)測方法可以較快得到結 果,但要回答對流經(jīng)區(qū)域的生物或居 民的健康有什么影響,這些監(jiān)測是無 能為力的?!敝煳慕芙榻B說?!岸冒l(fā) 光細菌來檢測環(huán)境污染毒性,不僅靈 敏,而且成本低廉,在一刻鐘到一小 時內(nèi)便會有結論。”朱文杰舉了去年 汶川地震災后水體檢測的例子,“在 成都、都江堰、綿陽等地,工作人員不 但要檢測當?shù)睾恿鞯乃|,很多農(nóng)民 也拿出自家的井水樣本要求檢測,如 果用傳統(tǒng)的檢測方法,成本就是天文 數(shù)字,時間也不允許?!倍ぷ魅藛T 利用青?;【@樣的發(fā)光細菌,在半 小時內(nèi)就知道了結果。上世紀90 年 代,朱文杰等就提出利用發(fā)光細菌快 速綜合評價蘇州河水質的方法,并得 以實施。
“發(fā)光細菌在應用方面還有很 大的潛力?!敝煳慕苷f,“現(xiàn)在,科學 家對發(fā)光細菌利用技術的開發(fā)依舊 如火如荼,比如食品衛(wèi)生的快速檢 測、化學合成物及其降解物的毒性檢 測、分析有機合成化合物分子結構中 不同取代基對毒性的影響等等,也有 科學家在基因克隆的實驗用細菌發(fā) 光基因作為報告基因。”如今,朱文 杰仍然繼續(xù)著他每日的科研和教學 工作,“希望有關方面能夠多采用我 們國家研究人員自己研發(fā)的發(fā)光細 菌檢測技術和相關儀器?!?