获赞“挑战人类极限的壮举”！这次深渊科考创下多个“第一”、挑战多项惯例

随着上海交通大学海洋学院肖湘教授领衔的大科学计划“溟渊计划”（即MEER计划）“产出”第一批四篇登上《细胞》杂志的系列成果，人类为地球最深处——马里亚纳海沟所描绘的生态系统图景正一一展现，一系列生命之谜也正随之破解：生命在极端环境中如何生存？它们与环境的相处之道，将为人类面临的各类难题提供什么答案？

这是全世界第一次由科学家跟随载人深潜器在万米深渊采样成功，而采样分析得到的各类数据也都将向全世界公开。

鲜为人知的是，这些重磅成果，最初都起源于一个在甲板上“临时拍板”的大科学计划。而这次探索的成功，也为有组织大科学研究计划的实施，提供了一个绝佳样本。

MEER计划的首席科学家肖湘教授接受了文汇报记者的专访。

“这一机会堪比坐飞船去火星”

四篇论文，一气呵成在国际顶尖刊物《细胞》发表——这一系列成果，始于2021年9月的一个电话。

当时，正在上海交大校园里埋首实验的肖湘，接到了中国科学院深海所同行的电话：全海深载人潜水器“奋斗者”号首次获批下潜马里亚纳海沟，并将于2021年10月14日搭载“探索一号”科考船前往当地执行这一代号为TS21-2航次的深海科考任务。这也是科学家跟随深潜器在马里亚纳海沟万米以下首次进行系统的科学采样。

挂了电话，肖湘立刻和团队成员二话不说，简单整理行李后，直奔出发地。

“真的非常意外！我们当时没有制定任何科研计划，只是感觉这一机会堪比坐飞船去火星。”让肖湘记忆犹新的是，在当时的全球科学界，大家对深海微生物研究基本可用一句话描述，那就是“已经努力到无能为力了。”

这是因为，海洋平均深度达3800米，光照区只有水下约400米，而深渊海沟则是地球板块俯冲的终点，也是连接海洋与地球深部的通道，其独特的生态系统和极端生命过程在全球变化中发挥着不可替代的作用。而且，深渊区极端环境中生命的状态以及它们与环境共处的模式，很可能藏着人类未来该如何生存的答案。

但是，从上世纪90年代科学家第一次成功分离出一株深海来源的嗜压微生物后，此后的大约30年间，全球仅仅分离出300株嗜压菌，来自深渊极端环境的更少。

中国科学家团队从2001年建立深海环境实验模拟平台，到2021年逐步揭示深海热液、冷泉等4000米以内海洋生态系统的生命过程与生态功能，其后也一直在苦苦寻求更大深度突破。

直到2021年9月，这一通电话带来了改变。

一次临时拍板的大科学计划

当全国各地的科学家聚集到“探索一号”上时，研究计划连影子都还没有。

要知道，过去的大科学计划，往往是确定好研究课题，再由牵头科学家召集不同的团队开会。大家聚焦的往往是课题任务如何切分、谁来干、有多少投入、有什么装备、成员如何组织等问题。最后，也往往需要经过各种协调，每个团队完成各自擅长的工作，然后再在总体上对各个团队的成果进行凝练。

不仅大科学计划研究有惯例，科学家的工作方式也有惯性。多位科学家在接受采访时都谈到，“过去，我们绝大部分研究启动时，都是先参考国际上的主流研究。”比如，要研究极端环境中的生命，自然都会想到适应极端环境的基因是什么？这个基因对人类有什么用？能否开发成一些产品？这也是国际上深海生命研究最主流的研究思路。

但是，这一次不一样！

一是机会难得，这是中国科学家第一次获得深潜马里亚纳海沟的机会；

二是时间紧张，停留在这一地区只有50多天。要知道，深潜器每完成一次万米级深潜，都需要一到两天恢复，因为压力会使深潜器变形。国外2米多长的潜水器，每次回到海面时会有20厘米的变形；

三是风险未知，从海面下潜至万米处，来回需8小时，深潜器可以停留水底原位作业6小时，总计约14小时，每一次下潜，科学家都必须了解下潜本身的风险，签下同意下潜的声明……

在时间和客观条件的极限压力下，所有科学家都试图聚焦深渊中生命系统最重要的问题。肖湘也一样，他在白板上逐一列出了深海生命特别是微生物生态领域10余个国际前沿问题。然后，经过反复讨论，MEER计划诞生了。

“幸运的是，深潜科考最重要的三大装备——深潜取样系统、高通量低成本测序系统以及实验室深海高压环境模拟系统，已全部实现国产化。”肖湘说，这就意味着，中国科学家团队可以随时根据科学问题来设计采样，也可以自主修改这些设备来满足MEER计划推进的需求。

事实是，在50多天的科考中，团队一直在对采样装备进行修改。

在这段“千载难逢”的科考时期里，科学家们随深潜器下潜采样2000余份，极限时5天3潜。

“其间经历了至少5个台风，我们是当时海区唯一的作业船只。但是，没有一个人提议回到港口避险，因为大家都希望争分夺秒地多深潜几次。”项目成员之一、上海交通大学海洋学院副研究员赵维殳告诉记者。

从最终的研究成果可以看到，虽然MEER计划主要由上海交大、中国科学院深海所、华大集团等单位参与，科考船上科学家只有20多位，但在发表的论文上，每一个样品来源的科学家名字都写上了，作者数量最多的一篇论文上有61个名字。

“因为这次科考是中国科学家挑战人类极限的一次壮举。每一位下潜科学家的名字都应该列入其上。”肖湘说。

一次次对传统研究方法发出挑战

科考顺利完成，但是论文发表并非一帆风顺。

在论文审稿过程中，因为大数据量与技术方法的创新，有多位评审人对MEER计划的发现虽然感兴趣，却反复提出质疑。团队按经典方法重新进行计算、并与新方法进行了对比，证明新技术方法能够将生态过程与代谢过程更好地结合。

首轮修改回复每一位审稿人的每一个问题，返修信用了92个页面，经过前后三轮评审，在编辑和审稿人的指导与打磨下，文章最终得以较为满意的状态呈现。

中国科学家的这次研究，也被业内认为是“颠覆了传统的基于模式菌株遗传操作的环境适应研究方式。”

过去，科学家分析生命与环境的互动，往往只关注单个基因的效能。而在实验室高压环境下，压力适应涉及上千个基因。MEER计划用统计学手段找到被环境筛选的关键功能，并通过这些相互关联的功能基因，“看到”了生命与环境的互动关系。

深渊中的发现，也颠覆了人类很多原有的认知。最简单的例子是，团队发现一些在岸上有毒的物质，却成为深渊中微生物的营养来源。这为解决人类面临的环境问题，带来了另一种可能性。简言之，我们的世界的污染物很可能成为了另外一个世界的营养。

再比如，关于生命如何适应高压环境，中国科学家通过MEER计划，验证了跨物种的“共适应”策略。即不同生命类型在同一种极端环境下有相似的应对策略，从微生物到无脊椎动物再到脊椎动物，不论是微生物还是钩虾或者鱼，它们适应高压的策略是一致的，抗氧化的策略也是一致的，它们都有同样的细胞保护剂，而这些将为人类的疾病治疗带来新的思路。

另一方面，在极端条件下，微生物内部不同物种间也放弃了“争斗”转而开展合作。事实上，此次在8000米、9000米和万米深渊中采样的研究结果发现，随着深度的加大，微生物之间的合作也在增加。在最深处，噬菌体（病毒）与微生物甚至开始合作。噬菌体原本是微生物克星，但在深渊中，病毒开始与微生物合作，为微生物提供生存必需的功能，从而共同应对深渊极端环境。“共适应理论”过去在实验室中得到认证，但此次是在在自然界中观察到并验证了这一机制的普遍存在。目前，相关实验已在瑞金医院等医疗机构开展，帮助我们进一步理解人类与微生物的关系，由此解决医院里的难题，最终造福人类。

一批平均年龄不足40岁的年轻人脱颖而出

这个大科学计划得以顺利实施，还有一个重要原因。那就是整个科研组织架构的创新，也基于这一全新的构架，一批年轻人得以脱颖而出。

“这也是在实践中逐渐形成的组织模式，但是效率意外地高。”肖湘告诉文汇报记者，传统的大科学计划往往是一个首席科学家带领多个小团队，每个团队还各有一个负责人。但是，MEER计划没有“中间层”。除了他担任首席科学家之外，还自发产生了一位“末席科学家”——赵维殳。

末席科学家的职责是记录大家的共识，并且服务于整个计划的各个环节，确保每一个环节都得以落实。架构简单的好处是，所有的科研进程都可控。而在这个执行过程中，青年科学家和学生也展现出令人惊喜的力量。

“整个团队的平均年龄不超过40岁，而且年轻人的战斗力非常强,有时间、有活力、有热情，且非常专注。”肖湘介绍，一批在MEER计划中脱颖而出的年轻科学家，也将在接下来承担其它对地球极端环境中生命状态考察的大科学计划。它们都可被视为是MEER计划的延申。