北京
肖湘教授和赵维殳博士撰写的这部《深部生物圈——来自深海微生物的研究启示》，记录了我国中青年两代海洋微生物学者，在深海微生物这一地球科学与生命科学交叉方向上，从无到有，建立从实验室培养装置到原位采样工程平台，从“湿实验检测”到“干分析挖掘”研究体系的艰辛历程与认知感悟。尤其难得的是，书中不仅呈现了科学发现本身，更坦诚地记述了研究范式的成功转变所带来突破的背后，两位作者及其团队的思考与心路历程。读此书，既可了解我国乃至国际海洋微生物研究的发展脉络，亦能启发我们对深部生命过程以及极端微生物资源开发利用的深层思考。
赵国屏
中国科学院院士
2026 年3 月
“深海科学丛书”的丛书主编，最初建议我们写一部关于“深部生物圈”的著作。“深部生物圈”是一个专有名词，特指栖息于海底沉积物、岩石圈及热液喷口等极端环境中的微生物群落构建的独立生态系统。这是一个非常有价值的内容，也是我们研究的主体。在我国过去20 年对深部生物圈的研究中，深海微生物是其中发展最快、取得最主要突破且最成体系的研究领域。因此，《深部生物圈 —— 来自深海微生物的研究启示》（以下简称“本书”）围绕深海微生物进行系统阐述，同时我们也期待，随着我国“梦想”号大洋钻探船的建成入列，进一步开展洋壳、岩石圈深部微生物的探索。深海微生物研究所形成的研究脉络和经验教训，同样可以为整个深部生物圈的探索奠定基础。另外，深部生物圈本身以微生物为绝对的主体，因此本身也受微生物研究技术发展的直接影响，本书也探讨了微生物技术发展对深海微生物的推动与制约。同时，深海生态系统具有极高的多样性，微生物物种丰富，覆盖了大部分的系统发生学分类，因此能够较好地涵盖微生物的共性及其演化逻辑，其中包含大量位于进化树根部的古菌和细菌，它们是研究生命起源和演化的绝佳材料。以生命的起源研究为例，在深海不同极端条件下，生命中心法则的体现形式、代谢网络的化学基础与地球科学中“功能微生物”及“前生命过程”相偶联，我认为这是生命科学与地球科学中关键科学问题的交会点。
肖湘、赵维殳提出“深渊超高压激发假说”示意图
以我的经历为例，从2001年回国参加自己的第一个中国大洋航次算起，我从事海洋深部生命研究已经有25年了，其间也伴随着我国深海调查与深海科学研究的飞速发展——从艰难起步的停滞期到飞速进步的对数期。这一高速发展的惊人过程，不仅对行业外的人来说不可思议，令其目不暇接，即便对于我这样的“局中人”来说，也难免身在其中而“不识庐山真面目”，需要事后不断反思才能够厘清其中的脉络。因此，以当局者视角把这段发展历程记录下来，是我们这代科研人应尽的责任。这样不仅能窥见深海微生物与微生物海洋学的发展脉络，也能够给年轻学者以借鉴，让他们少走弯路，从而能够更好地进行学科交叉，开展系统化研究，并不断开拓新的领域。
本书大致沿2001年至2025年的时间序列展开，从三个方面对以深海微生物为代表的深部生命展开叙述：①不同科学发展阶段背景下的深海微生物研究历程；②深部生命高压适应的艰难探索及其困境与转折；③深海工程技术发展带来的微生物海洋学的百年未有之新机遇。本书将阐述以深海微生物为代表的深部生命研究体系从无到有、不断面临挑战并逐步走向成熟的发展过程，并介绍在该过程中，相关研究工作如何不断以更广阔的视角和更明确的目标开展与推进，这不仅依赖技术的创新、不断迭代和交叉融合，还在于如何构建学科的哲学框架、美学逻辑以及执行策略。
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深部生物圈——来自深海微生物的研究启示购买
肖 湘, 赵维殳 著
北京 : 科学出版社, 2026. 3
ISBN 978-7-03-085015-7
本书主要受众为地球科学、生命科学、海洋工程与技术等方向的本科生、研究生及科研从业者，既可以作为上述领域的教学参考书，也可以作为科普书籍供对上述领域有兴趣的其他读者阅读。
关于本书的写作方式，我思考了很多年，一直没有下笔。除了研究感悟不足以说服自己，还因为找不到合适的表述途径。直到2021 年参加马里亚纳海沟TS21-2 载人深潜航次，以及2022 年参加中国-新西兰联合克马德克海沟TS29-1 载人深潜航次期间，我有时间仔细阅读了尼克·莱恩（Nick Lane）的The Vital Question（《复杂生命的起源》）、Power, Sex, Suicide: Mitochondria and the Meaning of Life（《能量、性、死亡：线粒体与生命的意义》）等专著，在这一特殊的时间和空间下，逐渐体悟到“看得懂”和“用得着”这有些矛盾的两方面的共存化解的平衡之道，即不依赖确定的因果关系模式来讲述（尽管这是经典教科书中的叙述模式，但并不是我们真实科学发现的过程），而是以学科发展的时间脉络为依托，结合自身研究经历，还原一个故事性和逻辑性俱强的真实科学发现历程。尽管这一方式主观性较强，可能失之偏颇，但容易与读者产生共鸣，即使受个人能力所限，部分认知不充分、不完备甚至有偏差，也可以产生抛砖引玉的效果。学科发展是不断积累的过程，经验与教训本身是辩证的，都是不可多得的财富。
我认为，写一本有关生命科学的书，能让有地球科学研究背景的人看得懂、用得着，是一个极大的挑战。这不仅是因为两个学科的语言体系差距极大，更重要的是两个学科从思维方式到人才培养方式上存在某种意义上的“冲突”：地球科学的证据极难获得且无法在短期内得到验证，因此地球科学的证据链是“管中窥豹”“以点推面”似的从微观到宏观，极其强调其逻辑推理的合理性；生命科学由于生命本身的复杂性，“多因一果”和“多果一因”是常态，而底层逻辑遵循“中心法则”，因此其发展历程是从现象到机制、逐步聚焦的层层深入过程，也就是从宏观到微观，强调机制上的实证。因此，两学科交叉看起来是相向而行的，实则相距甚远。最早提出将地球科学与生命科学在深海方向交叉建议的是同济大学的汪品先院士。他是我国深海科学研究的先驱，主持并承担了第一个深海973 计划项目——“地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录”，培养了一批从事深海科学研究的青年学者，我也有幸成为其中一员，一回国便参与了这个项目，第一次系统接触了地球科学和深海方向。
“溟渊计划”一期成果：深渊微生物主要科学发现。PB：菲律宾海盆；YT：雅浦海沟；MT：马里亚纳海沟；GTDB：基因组分类数据库；HoS：同质选择；HeS：异向选择；DL：扩散限制；HD：同质扩散；DR：中性漂变（改自Xiao et al.，2025a，2025b）
在这里，我要感谢身边的引路人与合作者，他们才是这些科学发现故事的真正书写者。1998 年徐洵院士首先鼓励并推荐我进入海洋微生物这一陌生的研究领域；2001年我回国后，至2008 年底离开她身边，这近十年间，我们率先开展了深海微生物的研究，她扮演着我的导师和鼓励者，一点一点使我这株新生的“幼苗”有了独立的发展空间。王风平教授是我最早的合作者，自1999 年开始合作以来，不仅使我们的一系列设想得以实施，而且多年来扮演着团队对外沟通的角色，弥补了我在这一能力上的极大不足；她的团队在深古菌领域开展了诸多前沿性工作，而她对国际科学前沿发展的敏锐捕捉力也使我们团队获益匪浅。2010～2017 年，张宇博士与我合作搭建了深海高压模拟平台，尽管她已经建立了自己独立的实验室，但当时她提醒我高压研究需要新理论的指导，这一建议推动了我们后来工作的逐渐迭代完善。我现在的合作者，也是本书的合著者——赵维殳博士，是我到上海交通大学任职后招收的第一个本科直博生，从2010 年进入团队做本科毕业设计开始，一直在深海微生物极端环境适应方面开展工作，在“溟渊计划”实施过程中，与我一同承受了巨大的压力并经受了考验，她的逻辑思维、空间想象力与出色的艺术表现力，使得我们的思考与工作得以条理化、系统化并最终生动地呈现，没有她的深度参与，这本书是无法完成的。最后我还要感激科学出版社的朱瑾和白雪两位编辑，以及我们深部中心的秘书张曼萍博士为本书的校对和成稿做出的积极贡献。
该书是“深海科学丛书”的分册，该丛书获得国家出版基金资助。丛书规划以下分册：
《深海多圈层相互作用》
《南海冷泉生态系统》
《深渊鱼类多样性的格局、过程和机理》
《深海微生物多样性与资源可持续利用》
《深部生物圈》
《西北太平洋深海底栖端足类图谱》
《深海化能生态系统物种多样性与特殊生命过程》
《西太平洋海山生态系统与生物多样性》
《南海海山生物多样性》
《重要深海生物毒素及生物伤防护关键技术研发》
《深海天然气水合物资源与环境》
《深海天然产物》
《深海极端环境的原位探测与现场实验》
《深海环流》
《深海热液活动、岩浆作用、沉积过程及其生物响应》
《深海今昔——太平洋板块演化历史》
《深海成矿作用》
《海底多金属硫化物的电磁探测方法与应用》
《洋中脊底质物理特性与测量》
本文摘编自《深部生物圈——来自深海微生物的研究启示》（肖湘, 赵维殳著.北京: 科学出版社, 2026. 3）一书“前言”“序”，有删减修改，标题为编者所加。
(深海科学丛书 / 王凡主编)
ISBN 978-7-03-085015-7
责任编辑：王 静 朱 瑾 白 雪
本书以深部生物圈中发展较成体系的深海微生物研究为例，以作者25 年的亲身研究经历为脉络，串联了从2001 年到2025 年我国深海进入、深海探测、深海开发的“三步走”战略中的科学发展，从深海微生物的研究历程、高压适应探索、技术革新带来的机遇三大维度，讲述深海微生物研究体系从无到有，并逐步成熟的全过程。本书以时间为轴，结合作者亲身经历，还原真实科学发现历程，兼顾故事性与逻辑性，同时探讨大数据时代的学科交叉、哲学框架构建等核心议题，展现了深海生命科学研究的学术价值与探索之美。
本书可作为地球科学、生命科学、海洋工程与技术领域的本科生、研究生及科研工作者的参考用书，也可供深海生命、海洋科学的爱好者阅读借鉴。
（本文编辑：刘四旦）
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