包括馬里亞納海溝在內(nèi)的深淵科學(xué)研究，是當(dāng)前全球海洋研究最新前沿領(lǐng)域之一。澎湃新聞?dòng)浾攉@悉，由上海交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所、華大集團(tuán)聯(lián)合發(fā)起的馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計(jì)劃（MEER計(jì)劃）取得重大科研進(jìn)展。
北京時(shí)間3月7日凌晨，馬里亞納海溝生態(tài)環(huán)境科研計(jì)劃（MEER）專題在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）上發(fā)表，該研究專題集中報(bào)道了馬里亞納海溝深淵樣本的研究進(jìn)展。樣本分析顯示出較高的分類新穎性，呈現(xiàn)出一個(gè)海洋深處極度繁榮的生態(tài)系統(tǒng)。這是人類首次系統(tǒng)性地研究深淵生命，揭示了深淵生態(tài)系統(tǒng)的生命適應(yīng)策略與資源潛能，拓展了人類對(duì)極端環(huán)境下生命過程的認(rèn)知。
值得一提的是，該項(xiàng)目依托我國(guó)自主研發(fā)的“奮斗者”號(hào)載人潛水器，及深海生命研究的全國(guó)產(chǎn)化軟硬件體系，在深海生命科學(xué)研究領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。
馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計(jì)劃（MEER計(jì)劃）及主要科學(xué)研究成果。
所謂的深淵區(qū)（The hadal zone）水深超6000米，聯(lián)合國(guó)教科文組織則定義為水深超過6500米，代表著地球上最少被探索的極端環(huán)境。深淵區(qū)占海洋垂直深度的45%，以極端高壓（110兆帕）、低溫（接近冰點(diǎn)）、黑暗及有機(jī)質(zhì)稀缺為特征。
盡管環(huán)境嚴(yán)酷，深淵區(qū)卻孕育了獨(dú)特的生物群落，如凝膠狀魚類、端足類甲殼動(dòng)物及依賴化能合成的微生物。這些生物通過基因和代謝途徑的適應(yīng)性進(jìn)化，成為研究生命極限的范本。
然而，人類對(duì)深淵區(qū)的認(rèn)識(shí)幾近空白。“對(duì)深淵區(qū)的探索從未停止，但一直充滿挑戰(zhàn)。”研究團(tuán)隊(duì)在上述專題中的其中一篇評(píng)論文章中寫道：在2020年之前，只有9人去過最深的地方——馬里亞納海溝的底部。過去60年的開拓性探險(xiǎn)為我們理解深淵區(qū)奠定了至關(guān)重要的基礎(chǔ)，盡管付出了巨大的代價(jià)和犧牲。
研究團(tuán)隊(duì)提到，在前人寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，最近的技術(shù)進(jìn)步為探索這些深?yuàn)W而神秘的區(qū)域開辟了新的可能性，國(guó)際研究界的興趣也日益增長(zhǎng)。
中國(guó)科學(xué)界同樣面臨新的機(jī)遇。“十三五”以來(lái)，科技部會(huì)同中國(guó)科學(xué)院，組織近百家科研院所、高校、企業(yè)近千名科研人員，經(jīng)過艱苦攻關(guān)，成功完成“奮斗者”號(hào)的研制工作。2020年11月10日8時(shí)12分，“奮斗者”號(hào)在馬里亞納海溝成功坐底，創(chuàng)造了10909米的中國(guó)載人深潛新紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)在大深度載人深潛領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平，進(jìn)入深海科考第一梯隊(duì)。
這一大國(guó)重器也使得深淵科考進(jìn)入新階段。其220公斤有效載荷、高速水聲通信系統(tǒng)及高國(guó)產(chǎn)化率，顯著提升了采樣精度與效率。研究顯示，在2021年TS21航次中，“奮斗者號(hào)”采集了約1700份分層沉積物和原位海水樣本，覆蓋6000-10900米深度。
上述評(píng)論文章寫道，MEER計(jì)劃的結(jié)果提供了令人驚嘆的深淵區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)圖片，特別是在海洋深處極端高壓下微生物的異常繁榮。
研究團(tuán)隊(duì)具體回答了以下問題：為什么深淵區(qū)微生物組具有極高的新穎性和多樣性？深淵區(qū)微生物如何適應(yīng)？大型底棲動(dòng)物又是如何適應(yīng)極端的深淵環(huán)境？
通過高通量測(cè)序，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了全球首個(gè)深淵微生物宏基因組與生態(tài)分析流程框架，揭示了微生物群落的高新穎性與多樣性及其成因。該項(xiàng)研究還同時(shí)開發(fā)了高壓培養(yǎng)裝置與多組學(xué)分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)深淵微生物能夠利用多種難降解有機(jī)物（如芳香族化合物等），部分通過CO氧化生存，表現(xiàn)出與上層海洋截然不同的代謝偏好。在最新的多組學(xué)研究中證實(shí)深淵是深海碳循環(huán)的“熱點(diǎn)”。此外，深淵微生物的環(huán)境修復(fù)潛力（如污染物降解）及生物醫(yī)藥應(yīng)用前景（新型酶類）凸顯其科學(xué)與社會(huì)價(jià)值。
值得注意的是，研究團(tuán)隊(duì)在端足類和獅子魚等深淵大型底棲動(dòng)物和微生物之間觀察到共同的適應(yīng)機(jī)制，例如增強(qiáng)的抗氧化能力和相容性溶質(zhì)的細(xì)胞積累。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)表明，存在超越物種邊界和生物領(lǐng)域的對(duì)深淵區(qū)環(huán)境的趨同適應(yīng)策略。
科學(xué)界對(duì)深淵區(qū)的深度探索剛剛開始。研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，未來(lái)需突破原位觀測(cè)技術(shù)瓶頸，開發(fā)耐壓傳感器與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并加強(qiáng)跨學(xué)科整合，量化深淵對(duì)全球碳循環(huán)的貢獻(xiàn)。深淵探索不僅拓展了生命科學(xué)邊界，更為應(yīng)對(duì)氣候變化與資源可持續(xù)利用提供了新視角。
此外值得關(guān)注的是，MEER計(jì)劃還建立了全球最大的深淵生物數(shù)據(jù)庫(kù)，包含微生物、鉤蝦及魚類組學(xué)數(shù)據(jù)集。中國(guó)科學(xué)家在TS-21-2航次中聯(lián)合發(fā)起《馬里亞納共識(shí)》，將向全球開放共享深淵生命數(shù)據(jù)，呼吁國(guó)際科研力量共同攻堅(jiān)深淵環(huán)境與生命科學(xué)問題，推動(dòng)全球深海生命研究走向協(xié)作，并為全球深海科技發(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)方案。
