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物种的灭绝将影响医疗发展 人类未来或“无药可医”?

物种的灭绝将影响医疗发展 人类未来或“无药可医”?

物种的灭绝将影响医疗发展 人类未来或“无药可医”?

(神秘的地球uux.cn报道)据环境资讯中心(姜唯 编译;林大利 审校):从柳树皮到蚊子,几个世纪以来,大自然一直是重要药物的来源。但是人类活动导致的物种灭绝却使这自然供给陷入危机。

生物多样性丧失与药物发现的关系

雪花莲传统上用于当作止痛药缓解头痛,现在已知可以减缓失智症的发作。 1950 年代,科学家从球茎中提取出一种称为「加兰他敏」的天然生物碱。如今合成版加兰他敏被用来治疗阿兹海默症,科学家们正在进一步研究雪花莲是否也能有效治疗爱滋病。

然而,过度采伐导致许多雪花莲物种受到威胁,而雪花莲只是众多受威胁药用植物其中之一。植物是潜在新药的丰富来源,经常成为设计新药的化学模板。然而,全球科学家多表示,非永续地使用野生药用植物正在导致生物多样性丧失,可能影响未来从大自然获取药物的机会。

乔治亚州亚特兰大市埃默里大学医学民族植物学家兼副教授卡珊卓.夸夫(Cassandra Quave)博士说:「现在是我们最需要它们的时候,却面临失去许多重要物种的风险。」

研究英国皇家邱植物园(Royal Botanic Gardens, Kew,简称邱园)生物化学首席研究员梅兰妮-珍.豪斯( Melanie-Jayne Howes )博士解释他们如何采用传统疗法,并调查确认科学依据。 「甜艾草中的抗疟药青蒿素是这样开发的。几千年来,中药一直使用甜艾草治疗发烧,而发烧可能是疟疾的症状。青蒿素及其衍生物现在是对抗疟疾的重要药物。」

青霉素、吗啡和其他最有效的癌症化疗药物多来自自然资源。许多人类最大致命疾病,包括癌症和心脏病,是用源自植物和真菌的药物治疗。根据世界卫生组织的资料,世界上11%的基本药物来自开花植物。

最近发现的金合欢醇,是从水果和草药中发现,并用于治疗帕金森氏症。假马齿苋在亚洲用于改善大脑功能的历史已有数百年,最近被证实可以减少大脑炎症。科学家正在研究从甜菜根中分离出的一种蛋白质,如何作为神经退化性疾​​病和炎症的标靶,例如阿兹海默症和多发性硬化症。

今年6月,科学家从欧洲板栗树的叶子中分离出一种分子,能够中和危险的耐药性葡萄球菌。他们希望合成一种药物,来治疗对抗生素具有抗药性的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA)。

夸夫说:「在没有抗生素的时代,因感染而死于分娩和手术的情况并不少见。即使是花园里的一个简单划伤,也可能引发致命的感染。但现在,耐药性的威胁实际上是回到类似的情况──后抗生素时代。时至今日,抗生素耐药性(anitmicrobial-resistant, AMR)感染导致每年全球大约70万人死亡。到2050年,估计每年将有1000万人死于AMR感染。我认为大自然是因应此类和其他新出现的健康威胁的关键。」

树懒毛发上真菌、深海细菌可用于治疗癌症

地球每个角落都可能藏着药物。生长在树懒毛发上的真菌可用于对抗寄生虫、细菌和癌症。蛇毒衍生药物可治疗心脏病。科学家们甚至发现了一种生活在6500英尺(约1981公尺)深处海底的细菌,有可能可以治疗脑癌。

大自然的资源还有其他促进研究或医疗程序的方式。鲎的亮蓝色血液长期以来一直用于检测药物和疫苗中的杂质,也用于开发新冠病毒疫苗。矽藻有多孔的细胞壁结构,可以当作载体将药物输送到体内。科学家也正在研究将其用于免疫疗法和联合疗法来治疗癌症。

许多医疗应用灵感来自大自然。模仿藤壶的天然粘合剂制成的胶水有助于伤口更快愈合。一种受鲨鱼皮启发的抗菌材料用于导尿管和深层伤口敷料。一种模仿蚊子口器的皮下注射针可望提供几乎无痛的注射体验。

但现在,在人类察觉之前,物种正在逐渐流失。污染、自然资源的过度开发、入侵物种、土地利用变化以及城市化和农业造成的劣化──人类活动是生物多样性丧失的主要原因。现在,专家们想知道,生物多样性丧失对人类的威胁是否会与气候变迁一样大?

豪斯说:「人们只利用了相对少数物种的特性。植物和真菌产生的一些化学物质非常复杂,我们至今无法合成,例如用于治疗儿童白血病的长春新碱和用于治疗霍奇金氏淋巴瘤的长春碱。」

当前物种损失率估计比自然灭绝率高1000到1万倍,但无法详细确认,因为我们不知道地球上实际生活着多少物种,估计在530万到1兆间。然而我们确实知道灭绝正在加速。根据世界自然基金会(WWF)的资料,野生动物的族群数量在50年内的时间里减少了2/3以上,而国际自然保护联盟(IUCN)估计,几乎所有物种中有1/3面临灭绝威胁。

根据里兹大学昆虫学家、动物学家和访问研究员罗斯.派珀(Ross Piper)的说法,我们对生物中最多样化的潜在药物用途的认识,仅是九牛一毛。 「我们已经描述了超过100万种昆虫,但还有数百万种昆虫。就算是那些有名字的,绝大多数我们也只是知道个名字。在生态方面,它们如何生活、生活在哪里、与哪些物种相互作用,几乎都不知道。随着栖息地的消失,我们肯定会失去宇宙中独一无二的物种。」

邱园报告:自然衍生药物需求增加 是生物多样性丧失原因之一

地球上每个陆地和淡水栖息地中都有昆虫。为了保护自己免于被各种物种捕食,昆虫演化出大量的化学混合物,如幼虫产生的抗微生物化合物,可用作抗病毒或抗肿瘤剂;昆虫的毒液,如长脚蜂(Polybia paulista)的毒液,被认为可用于标靶治疗、破坏癌细胞。

但可供研究的昆虫数量庞大,通常不容易找到具有医学潜力的标本。昆虫很难被圈养,而且由于它们很小,不易提取足够的有用材料。不过,现在科学家可以挖掘生物体的整个DNA了。

「这一直以来是个被忽视的领域,」派珀说:「过去的研究仅限于可以大量圈养的物种,如蟋蟀和苍蝇。现在我们可以从几个样本获得足够的资讯,不需数千或数百万个。」

根据邱园2020年发表的一份报告,对天然衍生药物的需求增加是生物多样性丧失的一个原因。在过度捕捞的物种中,现在鲎被列为易危物种,而三棘鲎在台湾本地已灭绝。太平洋红豆杉是化疗药物紫杉醇的原始来源,受胁程度被IUCN评估为近危级,其族群仍处于濒临灭绝的螺旋式下降中。

「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。」豪斯说,更深入了解植物化学,可帮助科学家找到更永续的、从大自然中提取药物,留给后代子孙使用的方法。 「我们现在比较了解生物合成途径、植物和真菌产生化学物质的方式,可以将这些生物合成途径转移到酵母等其他生物体中,让酵母细胞工厂担任制造这些药用化学品的角色,减少从野外收获物种的需求。这种方法已经成功地用于提高青蒿素的产量。」

在邱园,来自世界各地的标本被储存在种子库中。邱园科学家透过读取植物和真菌DNA来发现并保护新物种。他们正在检查物种的受威胁程度,以便更新到IUCN受胁物种红皮书中,作为保育策略和政策的指引。在热带地区等生物多样性热点地区,邱园正在提高当地对植物生命重要性的认识,并影响国家当局优先保护植物及其栖息地。

在其他地方,人工智慧和公民科学家正在使用应用程式帮助辨识物种,更有以定序世界上所有生命基因组为目标的开源基因资料库。

豪斯和夸夫以及其他许多科学家在近期的一份研究中写道:「科学和技术的进步为从自然界中发现新分子带来机会,提供了大量合成代谢途径以及更永续的来源方式,为因应全球健康挑战提供了基础。」

生物多样性是地球上的生命,在其所有无数的相互作用中,以各种形式存在。夸夫在谈及植物创造未来抗生素的潜力时表示:「现在正是我们深化相关知识、善加运用植物的化学力量的时候。」

参考资料:《卫报》(2021年10月09日),How biodiversity loss is jeopardising the drugs of the future

本文转载自「环境资讯中心」网站,内容由许多专家学者及民间环团,提供国内外环境教育与环保资讯;主题涵盖全球变迁、温室气体控制、环保生活、环境污染防治、生态保育、能源节约与能源效率、绿建筑等各面向。期许能替没有选票的山林、湿地、海洋、土地发声。




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