中国科学家绘制首个海洋最深生态系统图

科技日报记者 王祝华

我国科研团队历时数年，多次“潜入”深渊海底探索，通过马里亚纳海沟采样，发现深渊微生物在最深海域超高静水压（600-1100个大气压）下异常繁盛，揭示了深渊存在跨越物种边界的“共适应”策略，从而串联起了独特的深渊生态系统，描绘了首个海洋最深生态系统的图景。

北京时间3月7日凌晨，国际学术期刊《细胞》以封面专辑的形式，发布了上海交通大学、中国科学院深海科学与工程研究所和华大集团等共同主导的深渊生命科研成果。这个专辑系列成果包括1篇旗舰文章，勾勒项目全貌；3篇研究论文，分别聚焦深渊中的原核微生物、无脊椎动物（钩虾）和脊椎动物（鱼类）。

据了解，2021年，相关研究单位联合发起了马里亚纳海沟环境与生态研究计划（MEER计划）。该计划依托“奋斗者”号载人潜水器及深海生命研究领域自主可控的软硬件体系，在国际深渊科学研究领域不断深入。

研究团队通过对2000多份的深渊沉积物、深海鱼类及深渊钩虾样本的分析，结合深渊海底现场观察，取得三大突破性发现。

图片来源：上海交通大学官网

一是深渊微生物新颖性成因及其适应策略。该研究构建了迄今最完整的深海原核微生物基因数据集，并鉴定出7564个物种水平的代表性基因组，其中89.4%为尚未被报道的新物种，其多样性与全球已知海洋微生物总量相当。研究发现，深渊微生物通过“精简型”和“多能型”两种适应策略，在深渊高压、低温、寡营养环境中异常繁盛，支撑了深渊生态系统的繁荣。

二是深渊钩虾的适应机制。端足类钩虾是深渊生态系统中的核心物种，扮演着“能量枢纽”的角色。研究发现钩虾基因组达13.92GB，是人类基因组3.2 GB的4倍多，刷新了端足目的基因组纪录。首次通过染色体水平基因组和群体遗传学分析，并综合转录组、宏基因组、代谢组等多组学数据，揭示了钩虾这种万米深渊动物的群体分化、种群动态历史以及其适应深渊环境的分子机制。

三是深渊鱼类突破高压生存禁区的适应性重塑和演化轨迹。通过11种深海鱼类的高质量基因组的比较研究发现，深海鱼类的演化奇迹从白垩纪开始，而深渊鱼类的环境适应机制也挑战了传统理论。发现氧化三甲胺（TMAO）并非唯一抗压法宝，多不饱和脂肪酸的积累也能维持细胞膜流动性，助力鱼类对抗高压。其代谢策略与微生物研究成果形成系统印证。

该成果系统研究深渊生态系统食物链，从微生物到无脊椎动物（钩虾）再到脊椎动物（鱼类），阐明了极端环境下生命协同演化的科学规律，将人类对海洋生态的认知拓展至万米深渊。同时，繁荣的深渊生态系统展示出深渊在新基因、新结构和新功能方面的巨大资源潜能，为解决全球生物资源枯竭困境提供了新思路。

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