這里是凡爾納筆下“鸚鵡螺號(hào)”未曾抵達(dá)的終極深淵——曾被視為“生命禁區(qū)”的馬里亞納海溝，高達(dá)1100個(gè)大氣壓的壓強(qiáng)可將玻璃碾成齏粉，永恒的黑暗足以吞噬整座珠穆朗瑪峰。
近日，《細(xì)胞》以封面專(zhuān)輯形式發(fā)表中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)4篇重磅論文——1篇旗艦文章勾勒項(xiàng)目全貌，3篇研究論文分別聚焦深淵中的原核微生物、無(wú)脊椎動(dòng)物（鉤蝦）和脊椎動(dòng)物（魚(yú)類(lèi)）。他們依托國(guó)產(chǎn)萬(wàn)米載人潛水器“奮斗者”號(hào)，首次向世界呈現(xiàn)海底萬(wàn)米深淵的系統(tǒng)生態(tài)圖景：7564個(gè)物種水平的代表性基因組構(gòu)建起“黑暗綠洲”；基因組大小達(dá)人類(lèi)4倍的深淵鉤蝦編織起能量樞紐；深海魚(yú)類(lèi)用可追溯至白堊紀(jì)的演化智慧突破生存禁區(qū)……
這是人類(lèi)首次系統(tǒng)性研究深淵生命。這項(xiàng)由上海交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、華大集團(tuán)聯(lián)合完成的“溟淵計(jì)劃”（MEER）第一期成果，揭示了深淵生態(tài)系統(tǒng)的生命適應(yīng)策略與資源潛能，拓展了人類(lèi)對(duì)極端環(huán)境下生命過(guò)程的認(rèn)知，推動(dòng)科學(xué)研究不斷突破人類(lèi)認(rèn)知邊界。
深海科研：20年無(wú)突破性進(jìn)展
“下潛萬(wàn)米深淵，就像倒著爬一次比珠峰還要高的山！”2021年10月至12月，中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)搭乘中國(guó)第一艘萬(wàn)米級(jí)載人潛水器“奮斗者”號(hào)，在馬里亞納、雅浦海溝等6000~11000米海底深淵區(qū)域完成33次下潛，取得人類(lèi)首次到達(dá)雅浦海溝最深點(diǎn)、首次系統(tǒng)研究深淵生態(tài)等多項(xiàng)全球突破。
萬(wàn)米深淵壓強(qiáng)高達(dá)1100個(gè)大氣壓，相當(dāng)于“20頭大象站在手掌心”。在水深超過(guò)6000米的深海里，生存面臨的最大難題就是承受這超強(qiáng)的壓力。
“我們前期做深海微生物研究時(shí)，主流方法是從海里撈樣品回實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)。肖湘老師創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一套模擬深海高壓環(huán)境的設(shè)備，這種思路從上世紀(jì)90年代延續(xù)至今。”論文共同通訊作者、上海交通大學(xué)副研究員趙維殳回憶道，“但遇到一個(gè)根本性難題——找不到明確的嗜壓基因。”
論文第一作者和通訊作者、上海交通大學(xué)教授肖湘團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，深海微生物高壓適應(yīng)與其他環(huán)境中的生物適應(yīng)存在本質(zhì)差異——通常生物可能通過(guò)關(guān)鍵基因突變就能適應(yīng)一個(gè)環(huán)境條件，但微生物的適應(yīng)找不到專(zhuān)性的嗜壓基因，涉及成百上千個(gè)基因。
日本同行做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把高壓微生物的所有基因敲除一遍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)幾百個(gè)基因都與高壓適應(yīng)相關(guān)。這完全顛覆了傳統(tǒng)生物學(xué)“一個(gè)基因?qū)?yīng)一個(gè)功能”的認(rèn)知。
自2004年《科學(xué)》發(fā)表首個(gè)深海細(xì)菌基因組研究后，該領(lǐng)域近20年未有突破性進(jìn)展。國(guó)際學(xué)界甚至出現(xiàn)“深海不重要論”，認(rèn)為淺海數(shù)據(jù)足以代表深海特征。
“當(dāng)時(shí)我們陷入雙重困境：實(shí)驗(yàn)技術(shù)無(wú)法突破，學(xué)界價(jià)值認(rèn)同動(dòng)搖。這促使肖湘老師產(chǎn)生了‘必須親眼看看海底’的執(zhí)念。”趙維殳說(shuō)。
在2020年之前，只有9人曾到達(dá)過(guò)海洋最深點(diǎn)馬里亞納海溝底部，能成功下潛萬(wàn)米以上深度且重復(fù)使用的潛水器，全球寥寥無(wú)幾。
為了打造中國(guó)全海深載人深潛“國(guó)之重器”，“十三五”期間，中國(guó)科學(xué)院作為業(yè)主單位、研制任務(wù)核心單位，組織10余家院屬單位全面參與“奮斗者”號(hào)的研制，通過(guò)跨系統(tǒng)、跨單位、跨部門(mén)的大團(tuán)隊(duì)合作，艱苦攻關(guān)，突破了一系列關(guān)鍵核心技術(shù)。
2020年底，成功完成工程海試的“奮斗者”號(hào)，憑借其獨(dú)特的采樣能力和超長(zhǎng)海底作業(yè)時(shí)間，成為全球唯一具備深淵系統(tǒng)調(diào)查采樣能力的載人潛水器。
這一消息令肖湘感到振奮。他預(yù)感多年求索的深海微生物高壓適應(yīng)的答案，就藏在海洋最深處的萬(wàn)米深藍(lán)之下。
就這樣，他帶領(lǐng)全球深海高壓微生物領(lǐng)域極少數(shù)至今在研的科學(xué)團(tuán)隊(duì)，登上了搭載“奮斗者”號(hào)前往馬里亞納海溝的“探索一號(hào)”科考船。
顛覆認(rèn)知的“黑暗綠洲”
每一次下潛，科學(xué)家都要在直徑不到2米的鈦合金載人艙內(nèi)，經(jīng)歷12小時(shí)密閉作業(yè)。
“很難想象，在1100個(gè)大氣壓、完全無(wú)光和接近零度的環(huán)境中，竟然有這么欣欣向榮的生態(tài)系統(tǒng)。”論文共同通訊作者、華大生命科學(xué)研究院院長(zhǎng)徐訊激動(dòng)地說(shuō)。2021年，他與肖湘團(tuán)隊(duì)一同前往馬里亞納海溝深潛。
利用先進(jìn)的“奮斗者”號(hào)，他們能在深淵現(xiàn)場(chǎng)選擇特征區(qū)域采樣，比如，根據(jù)沉積物顏色判斷氧化程度、通過(guò)巖石質(zhì)地推測(cè)地質(zhì)活動(dòng)強(qiáng)度。這種“眼見(jiàn)為實(shí)”的采樣方式，使樣品數(shù)量和質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
樣本采集回來(lái)后，科學(xué)家開(kāi)始分頭處理生物樣本。“為了保證樣本質(zhì)量，我們下潛回來(lái)后第一時(shí)間就要對(duì)深海樣本進(jìn)行處理，每次處理樣本至少需要連續(xù)工作三四個(gè)小時(shí)。”論文共同通訊作者、華大集團(tuán)海洋領(lǐng)域科學(xué)家劉姍姍說(shuō)。這要求研究人員能夠長(zhǎng)時(shí)間精細(xì)操作，還要有一定的生物組織識(shí)別能力，既考驗(yàn)技術(shù)，也考驗(yàn)毅力。
“當(dāng)樣本從深海轉(zhuǎn)移至海面常壓環(huán)境時(shí)，DNA會(huì)因環(huán)境劇變迅速降解。”青島華大基因研究院副研究員、論文共同第一作者宋躍坦言，“我們面臨的不僅是技術(shù)難題，也是一場(chǎng)與時(shí)間的賽跑——如何在樣本損毀前‘搶救’出完整的遺傳信息。”
為此，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)針對(duì)深海DNA特性反復(fù)優(yōu)化提取方案，經(jīng)過(guò)數(shù)十次嘗試，最終摸索出在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下成功提取滿足測(cè)序要求的DNA的實(shí)驗(yàn)條件，為后續(xù)高質(zhì)量基因組解析奠定了基石。
通過(guò)對(duì)1648份沉積物、622個(gè)鉤蝦樣本及11種深海魚(yú)類(lèi)的分析，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)獲取了7564個(gè)物種水平的代表性基因組數(shù)據(jù)，其中89.4%為未報(bào)道新發(fā)現(xiàn)物種。這些新物種的多樣性規(guī)模與全球已知海洋微生物總多樣性體量相當(dāng)。
“原以為能有20%~30%的新物種就了不得了，結(jié)果發(fā)現(xiàn)將近90%都是未知物種！”趙維殳說(shuō)，深淵微生物通過(guò)兩種適應(yīng)策略，支撐起深淵生態(tài)系統(tǒng)的繁榮。一種是“斷舍離”——縮小基因組專(zhuān)注核心功能；另一種是“海納百川”——吸納外源基因增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)力。
中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所科學(xué)家主要負(fù)責(zé)深淵鉤蝦和深淵獅子魚(yú)的研究。作為深淵生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵物種，深淵鉤蝦有著雙重角色：既是分解者——以海洋動(dòng)物尸體等腐殖質(zhì)為主要食物來(lái)源，又是能量傳遞者——是深淵獅子魚(yú)等頂級(jí)掠食者的主要獵物。
研究發(fā)現(xiàn)，在馬里亞納海溝等區(qū)域，鉤蝦呈現(xiàn)顯著的優(yōu)勢(shì)種群特征，生物量居生態(tài)系統(tǒng)主導(dǎo)地位。研究還揭示了鉤蝦適應(yīng)極端環(huán)境的策略——13.1GB超大基因組包含大量重復(fù)序列，特異性基因能調(diào)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)高壓、低溫、黑暗及食物匱乏環(huán)境，而代謝通路的優(yōu)化則實(shí)現(xiàn)了能量的高效利用。
作為深淵魚(yú)類(lèi)代表，獅子魚(yú)備受矚目。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，深海魚(yú)依賴(lài)氧化三甲胺抗壓，其機(jī)制類(lèi)似腌菜防腐。但科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，11種深淵魚(yú)類(lèi)通過(guò)多不飽和脂肪酸積累，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞膜重塑，其演化軌跡可追溯至白堊紀(jì)。
中國(guó)方案：向全球開(kāi)放共享
MEER不僅實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，也實(shí)現(xiàn)了協(xié)作模式的創(chuàng)新。上海交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、華大集團(tuán)三方協(xié)同實(shí)現(xiàn)了載人深潛取樣裝置、低成本高通量基因測(cè)序平臺(tái)、全海深環(huán)境模擬培養(yǎng)體系的全國(guó)產(chǎn)化，為深淵科學(xué)研究提供了自主可控的技術(shù)支撐。
這個(gè)平均年齡不足40歲的團(tuán)隊(duì)踐行“只有崗位、沒(méi)有單位”的理念，打破了傳統(tǒng)科研邊界。正如肖湘所言，“深海研究需要全球科學(xué)家共同解答生命起源、環(huán)境適應(yīng)等終極命題”。
當(dāng)“奮斗者”號(hào)觸底，肖湘作為MEER的召集科學(xué)家，通過(guò)水聲通信系統(tǒng)向海面科考船傳輸了一段音頻。這段被永久存檔的宣言，標(biāo)志著《馬里亞納共識(shí)》的誕生——“向全球開(kāi)放共享深淵生命數(shù)據(jù)，協(xié)力攻堅(jiān)深淵環(huán)境與生命的重大科學(xué)問(wèn)題”。
“我們建立了全球最大的深淵生物大數(shù)據(jù)庫(kù)，包含微生物基因組、鉤蝦及魚(yú)類(lèi)基因組數(shù)據(jù)集。深淵微生物的超高新穎性和多樣性，展示了深淵在新基因、新結(jié)構(gòu)和新功能方面的巨大資源潛能。這些資源為打破全球生物資源枯竭困境提供了新選擇，也為生物技術(shù)、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊前景。”肖湘說(shuō)，這些寶貴的數(shù)據(jù)是人類(lèi)不可復(fù)現(xiàn)的歷史記錄。他希望能夠把這些數(shù)據(jù)用好，為全球深?？萍及l(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)智慧。
《馬里亞納共識(shí)》為應(yīng)對(duì)生物資源枯竭挑戰(zhàn)提供了新思路，推動(dòng)了全球深海生命研究從競(jìng)爭(zhēng)走向協(xié)作，為全球深?？萍及l(fā)展提供了中國(guó)方案。
劉姍姍坦言：“我們計(jì)劃對(duì)這些數(shù)據(jù)開(kāi)展深度解析與系統(tǒng)性挖掘，重點(diǎn)圍繞生命起源這一基礎(chǔ)科學(xué)命題展開(kāi)多維度探索，通過(guò)建立基于機(jī)器學(xué)習(xí)的功能預(yù)測(cè)模型，為后續(xù)科研提供更好的工具。未來(lái)，這些研究成果和技術(shù)突破將為生物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新的可能性。”
正如肖湘所言，“深淵教會(huì)我們，真正的科學(xué)突破從不屬于某個(gè)國(guó)家，而是人類(lèi)共同跨越認(rèn)知邊界的里程碑”。這場(chǎng)始于萬(wàn)米海底的科研革命，正在將中國(guó)方案轉(zhuǎn)化為全球探索深海的新范式。
這里是凡爾納筆下“鸚鵡螺號(hào)”未曾抵達(dá)的終極深淵——曾被視為“生命禁區(qū)”的馬里亞納海溝，高達(dá)1100個(gè)大氣壓的壓強(qiáng)可將玻璃碾成齏粉，永恒的黑暗足以吞噬整座珠穆朗瑪峰。
近日，《細(xì)胞》以封面專(zhuān)輯形式發(fā)表中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)4篇重磅論文——1篇旗艦文章勾勒項(xiàng)目全貌，3篇研究論文分別聚焦深淵中的原核微生物、無(wú)脊椎動(dòng)物（鉤蝦）和脊椎動(dòng)物（魚(yú)類(lèi)）。他們依托國(guó)產(chǎn)萬(wàn)米載人潛水器“奮斗者”號(hào)，首次向世界呈現(xiàn)海底萬(wàn)米深淵的系統(tǒng)生態(tài)圖景：7564個(gè)物種水平的代表性基因組構(gòu)建起“黑暗綠洲”；基因組大小達(dá)人類(lèi)4倍的深淵鉤蝦編織起能量樞紐；深海魚(yú)類(lèi)用可追溯至白堊紀(jì)的演化智慧突破生存禁區(qū)……
這是人類(lèi)首次系統(tǒng)性研究深淵生命。這項(xiàng)由上海交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、華大集團(tuán)聯(lián)合完成的“溟淵計(jì)劃”（MEER）第一期成果，揭示了深淵生態(tài)系統(tǒng)的生命適應(yīng)策略與資源潛能，拓展了人類(lèi)對(duì)極端環(huán)境下生命過(guò)程的認(rèn)知，推動(dòng)科學(xué)研究不斷突破人類(lèi)認(rèn)知邊界。
深?？蒲校?0年無(wú)突破性進(jìn)展
“下潛萬(wàn)米深淵，就像倒著爬一次比珠峰還要高的山！”2021年10月至12月，中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)搭乘中國(guó)第一艘萬(wàn)米級(jí)載人潛水器“奮斗者”號(hào)，在馬里亞納、雅浦海溝等6000~11000米海底深淵區(qū)域完成33次下潛，取得人類(lèi)首次到達(dá)雅浦海溝最深點(diǎn)、首次系統(tǒng)研究深淵生態(tài)等多項(xiàng)全球突破。
萬(wàn)米深淵壓強(qiáng)高達(dá)1100個(gè)大氣壓，相當(dāng)于“20頭大象站在手掌心”。在水深超過(guò)6000米的深海里，生存面臨的最大難題就是承受這超強(qiáng)的壓力。
“我們前期做深海微生物研究時(shí)，主流方法是從海里撈樣品回實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)。肖湘老師創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一套模擬深海高壓環(huán)境的設(shè)備，這種思路從上世紀(jì)90年代延續(xù)至今。”論文共同通訊作者、上海交通大學(xué)副研究員趙維殳回憶道，“但遇到一個(gè)根本性難題——找不到明確的嗜壓基因。”
論文第一作者和通訊作者、上海交通大學(xué)教授肖湘團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，深海微生物高壓適應(yīng)與其他環(huán)境中的生物適應(yīng)存在本質(zhì)差異——通常生物可能通過(guò)關(guān)鍵基因突變就能適應(yīng)一個(gè)環(huán)境條件，但微生物的適應(yīng)找不到專(zhuān)性的嗜壓基因，涉及成百上千個(gè)基因。
日本同行做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把高壓微生物的所有基因敲除一遍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)幾百個(gè)基因都與高壓適應(yīng)相關(guān)。這完全顛覆了傳統(tǒng)生物學(xué)“一個(gè)基因?qū)?yīng)一個(gè)功能”的認(rèn)知。
自2004年《科學(xué)》發(fā)表首個(gè)深海細(xì)菌基因組研究后，該領(lǐng)域近20年未有突破性進(jìn)展。國(guó)際學(xué)界甚至出現(xiàn)“深海不重要論”，認(rèn)為淺海數(shù)據(jù)足以代表深海特征。
“當(dāng)時(shí)我們陷入雙重困境：實(shí)驗(yàn)技術(shù)無(wú)法突破，學(xué)界價(jià)值認(rèn)同動(dòng)搖。這促使肖湘老師產(chǎn)生了‘必須親眼看看海底’的執(zhí)念。”趙維殳說(shuō)。
在2020年之前，只有9人曾到達(dá)過(guò)海洋最深點(diǎn)馬里亞納海溝底部，能成功下潛萬(wàn)米以上深度且重復(fù)使用的潛水器，全球寥寥無(wú)幾。
為了打造中國(guó)全海深載人深潛“國(guó)之重器”，“十三五”期間，中國(guó)科學(xué)院作為業(yè)主單位、研制任務(wù)核心單位，組織10余家院屬單位全面參與“奮斗者”號(hào)的研制，通過(guò)跨系統(tǒng)、跨單位、跨部門(mén)的大團(tuán)隊(duì)合作，艱苦攻關(guān)，突破了一系列關(guān)鍵核心技術(shù)。
2020年底，成功完成工程海試的“奮斗者”號(hào)，憑借其獨(dú)特的采樣能力和超長(zhǎng)海底作業(yè)時(shí)間，成為全球唯一具備深淵系統(tǒng)調(diào)查采樣能力的載人潛水器。
這一消息令肖湘感到振奮。他預(yù)感多年求索的深海微生物高壓適應(yīng)的答案，就藏在海洋最深處的萬(wàn)米深藍(lán)之下。
就這樣，他帶領(lǐng)全球深海高壓微生物領(lǐng)域極少數(shù)至今在研的科學(xué)團(tuán)隊(duì)，登上了搭載“奮斗者”號(hào)前往馬里亞納海溝的“探索一號(hào)”科考船。
顛覆認(rèn)知的“黑暗綠洲”
每一次下潛，科學(xué)家都要在直徑不到2米的鈦合金載人艙內(nèi)，經(jīng)歷12小時(shí)密閉作業(yè)。
“很難想象，在1100個(gè)大氣壓、完全無(wú)光和接近零度的環(huán)境中，竟然有這么欣欣向榮的生態(tài)系統(tǒng)。”論文共同通訊作者、華大生命科學(xué)研究院院長(zhǎng)徐訊激動(dòng)地說(shuō)。2021年，他與肖湘團(tuán)隊(duì)一同前往馬里亞納海溝深潛。
利用先進(jìn)的“奮斗者”號(hào)，他們能在深淵現(xiàn)場(chǎng)選擇特征區(qū)域采樣，比如，根據(jù)沉積物顏色判斷氧化程度、通過(guò)巖石質(zhì)地推測(cè)地質(zhì)活動(dòng)強(qiáng)度。這種“眼見(jiàn)為實(shí)”的采樣方式，使樣品數(shù)量和質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
樣本采集回來(lái)后，科學(xué)家開(kāi)始分頭處理生物樣本。“為了保證樣本質(zhì)量，我們下潛回來(lái)后第一時(shí)間就要對(duì)深海樣本進(jìn)行處理，每次處理樣本至少需要連續(xù)工作三四個(gè)小時(shí)。”論文共同通訊作者、華大集團(tuán)海洋領(lǐng)域科學(xué)家劉姍姍說(shuō)。這要求研究人員能夠長(zhǎng)時(shí)間精細(xì)操作，還要有一定的生物組織識(shí)別能力，既考驗(yàn)技術(shù)，也考驗(yàn)毅力。
“當(dāng)樣本從深海轉(zhuǎn)移至海面常壓環(huán)境時(shí)，DNA會(huì)因環(huán)境劇變迅速降解。”青島華大基因研究院副研究員、論文共同第一作者宋躍坦言，“我們面臨的不僅是技術(shù)難題，也是一場(chǎng)與時(shí)間的賽跑——如何在樣本損毀前‘搶救’出完整的遺傳信息。”
為此，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)針對(duì)深海DNA特性反復(fù)優(yōu)化提取方案，經(jīng)過(guò)數(shù)十次嘗試，最終摸索出在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下成功提取滿足測(cè)序要求的DNA的實(shí)驗(yàn)條件，為后續(xù)高質(zhì)量基因組解析奠定了基石。
通過(guò)對(duì)1648份沉積物、622個(gè)鉤蝦樣本及11種深海魚(yú)類(lèi)的分析，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)獲取了7564個(gè)物種水平的代表性基因組數(shù)據(jù)，其中89.4%為未報(bào)道新發(fā)現(xiàn)物種。這些新物種的多樣性規(guī)模與全球已知海洋微生物總多樣性體量相當(dāng)。
“原以為能有20%~30%的新物種就了不得了，結(jié)果發(fā)現(xiàn)將近90%都是未知物種！”趙維殳說(shuō)，深淵微生物通過(guò)兩種適應(yīng)策略，支撐起深淵生態(tài)系統(tǒng)的繁榮。一種是“斷舍離”——縮小基因組專(zhuān)注核心功能；另一種是“海納百川”——吸納外源基因增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)力。
中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所科學(xué)家主要負(fù)責(zé)深淵鉤蝦和深淵獅子魚(yú)的研究。作為深淵生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵物種，深淵鉤蝦有著雙重角色：既是分解者——以海洋動(dòng)物尸體等腐殖質(zhì)為主要食物來(lái)源，又是能量傳遞者——是深淵獅子魚(yú)等頂級(jí)掠食者的主要獵物。
研究發(fā)現(xiàn)，在馬里亞納海溝等區(qū)域，鉤蝦呈現(xiàn)顯著的優(yōu)勢(shì)種群特征，生物量居生態(tài)系統(tǒng)主導(dǎo)地位。研究還揭示了鉤蝦適應(yīng)極端環(huán)境的策略——13.1GB超大基因組包含大量重復(fù)序列，特異性基因能調(diào)控網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)高壓、低溫、黑暗及食物匱乏環(huán)境，而代謝通路的優(yōu)化則實(shí)現(xiàn)了能量的高效利用。
作為深淵魚(yú)類(lèi)代表，獅子魚(yú)備受矚目。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，深海魚(yú)依賴(lài)氧化三甲胺抗壓，其機(jī)制類(lèi)似腌菜防腐。但科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，11種深淵魚(yú)類(lèi)通過(guò)多不飽和脂肪酸積累，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞膜重塑，其演化軌跡可追溯至白堊紀(jì)。
中國(guó)方案：向全球開(kāi)放共享
MEER不僅實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，也實(shí)現(xiàn)了協(xié)作模式的創(chuàng)新。上海交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、華大集團(tuán)三方協(xié)同實(shí)現(xiàn)了載人深潛取樣裝置、低成本高通量基因測(cè)序平臺(tái)、全海深環(huán)境模擬培養(yǎng)體系的全國(guó)產(chǎn)化，為深淵科學(xué)研究提供了自主可控的技術(shù)支撐。
這個(gè)平均年齡不足40歲的團(tuán)隊(duì)踐行“只有崗位、沒(méi)有單位”的理念，打破了傳統(tǒng)科研邊界。正如肖湘所言，“深海研究需要全球科學(xué)家共同解答生命起源、環(huán)境適應(yīng)等終極命題”。
當(dāng)“奮斗者”號(hào)觸底，肖湘作為MEER的召集科學(xué)家，通過(guò)水聲通信系統(tǒng)向海面科考船傳輸了一段音頻。這段被永久存檔的宣言，標(biāo)志著《馬里亞納共識(shí)》的誕生——“向全球開(kāi)放共享深淵生命數(shù)據(jù)，協(xié)力攻堅(jiān)深淵環(huán)境與生命的重大科學(xué)問(wèn)題”。
“我們建立了全球最大的深淵生物大數(shù)據(jù)庫(kù)，包含微生物基因組、鉤蝦及魚(yú)類(lèi)基因組數(shù)據(jù)集。深淵微生物的超高新穎性和多樣性，展示了深淵在新基因、新結(jié)構(gòu)和新功能方面的巨大資源潛能。這些資源為打破全球生物資源枯竭困境提供了新選擇，也為生物技術(shù)、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊前景。”肖湘說(shuō)，這些寶貴的數(shù)據(jù)是人類(lèi)不可復(fù)現(xiàn)的歷史記錄。他希望能夠把這些數(shù)據(jù)用好，為全球深?？萍及l(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)智慧。
《馬里亞納共識(shí)》為應(yīng)對(duì)生物資源枯竭挑戰(zhàn)提供了新思路，推動(dòng)了全球深海生命研究從競(jìng)爭(zhēng)走向協(xié)作，為全球深?？萍及l(fā)展提供了中國(guó)方案。
劉姍姍坦言：“我們計(jì)劃對(duì)這些數(shù)據(jù)開(kāi)展深度解析與系統(tǒng)性挖掘，重點(diǎn)圍繞生命起源這一基礎(chǔ)科學(xué)命題展開(kāi)多維度探索，通過(guò)建立基于機(jī)器學(xué)習(xí)的功能預(yù)測(cè)模型，為后續(xù)科研提供更好的工具。未來(lái)，這些研究成果和技術(shù)突破將為生物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新的可能性。”
正如肖湘所言，“深淵教會(huì)我們，真正的科學(xué)突破從不屬于某個(gè)國(guó)家，而是人類(lèi)共同跨越認(rèn)知邊界的里程碑”。這場(chǎng)始于萬(wàn)米海底的科研革命，正在將中國(guó)方案轉(zhuǎn)化為全球探索深海的新范式。
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