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我國深海研究突破性進展!“奮鬥者號”帶看馬裏亞納海溝的“極度繁榮”
2025-03-07 14:27 來源:澎湃新聞 編輯:必威88官方网站

包括馬裏亞(ya) 納海溝在內(nei) 的深淵科學研究,是當前全球海洋研究最新前沿領域之一。澎湃新聞記者獲悉,由上海交通大學、中國科學院深海科學與(yu) 工程研究所、華大集團聯合發起的馬裏亞(ya) 納海溝環境與(yu) 生態研究計劃(MEER計劃)取得重大科研進展。

  北京時間3月7日淩晨,馬裏亞(ya) 納海溝生態環境科研計劃(MEER)專(zhuan) 題在國際知名學術期刊《細胞》(Cell)上發表,該研究專(zhuan) 題集中報道了馬裏亞(ya) 納海溝深淵樣本的研究進展。樣本分析顯示出較高的分類新穎性,呈現出一個(ge) 海洋深處極度繁榮的生態係統。這是人類首次係統性地研究深淵生命,揭示了深淵生態係統的生命適應策略與(yu) 資源潛能,拓展了人類對極端環境下生命過程的認知。

  值得一提的是,該項目依托我國自主研發的“奮鬥者”號載人潛水器,及深海生命研究的全國產(chan) 化軟硬件體(ti) 係,在深海生命科學研究領域取得突破性進展。

  馬裏亞(ya) 納海溝環境與(yu) 生態研究計劃(MEER計劃)及主要科學研究成果。

  所謂的深淵區(The hadal zone)水深超6000米,聯合國教科文組織則定義(yi) 為(wei) 水深超過6500米,代表著地球上最少被探索的極端環境。深淵區占海洋垂直深度的45%,以極端高壓(110兆帕)、低溫(接近冰點)、黑暗及有機質稀缺為(wei) 特征。

  盡管環境嚴(yan) 酷,深淵區卻孕育了獨特的生物群落,如凝膠狀魚類、端足類甲殼動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性進化,成為(wei) 研究生命極限的範本。

  然而,人類對深淵區的認識幾近空白。“對深淵區的探索從(cong) 未停止,但一直充滿挑戰。”研究團隊在上述專(zhuan) 題中的其中一篇評論文章中寫(xie) 道:在2020年之前,隻有9人去過最深的地方——馬裏亞(ya) 納海溝的底部。過去60年的開拓性探險為(wei) 我們(men) 理解深淵區奠定了至關(guan) 重要的基礎,盡管付出了巨大的代價(jia) 和犧牲。

  研究團隊提到,在前人寶貴的經驗和教訓的基礎上,最近的技術進步為(wei) 探索這些深奧而神秘的區域開辟了新的可能性,國際研究界的興(xing) 趣也日益增長。

  中國科學界同樣麵臨(lin) 新的機遇。“十三五”以來,科技部會(hui) 同中國科學院,組織近百家科研院所、高校、企業(ye) 近千名科研人員,經過艱苦攻關(guan) ,成功完成“奮鬥者”號的研製工作。2020年11月10日8時12分,“奮鬥者”號在馬裏亞(ya) 納海溝成功坐底,創造了10909米的中國載人深潛新紀錄,標誌著我國在大深度載人深潛領域達到世界領先水平,進入深海科考第一梯隊。

  這一大國重器也使得深淵科考進入新階段。其220公斤有效載荷、高速水聲通信係統及高國產(chan) 化率,顯著提升了采樣精度與(yu) 效率。研究顯示,在2021年TS21航次中,“奮鬥者號”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。

  上述評論文章寫(xie) 道,MEER計劃的結果提供了令人驚歎的深淵區生態係統的係統圖片,特別是在海洋深處極端高壓下微生物的異常繁榮。

  研究團隊具體(ti) 回答了以下問題:為(wei) 什麽(me) 深淵區微生物組具有極高的新穎性和多樣性?深淵區微生物如何適應?大型底棲動物又是如何適應極端的深淵環境?

  通過高通量測序,研究團隊構建了全球首個(ge) 深淵微生物宏基因組與(yu) 生態分析流程框架,揭示了微生物群落的高新穎性與(yu) 多樣性及其成因。該項研究還同時開發了高壓培養(yang) 裝置與(yu) 多組學分析技術,發現深淵微生物能夠利用多種難降解有機物(如芳香族化合物等),部分通過CO氧化生存,表現出與(yu) 上層海洋截然不同的代謝偏好。在最新的多組學研究中證實深淵是深海碳循環的“熱點”。此外,深淵微生物的環境修複潛力(如汙染物降解)及生物醫藥應用前景(新型酶類)凸顯其科學與(yu) 社會(hui) 價(jia) 值。

  值得注意的是,研究團隊在端足類和獅子魚等深淵大型底棲動物和微生物之間觀察到共同的適應機製,例如增強的抗氧化能力和相容性溶質的細胞積累。研究團隊認為(wei) ,這些發現表明,存在超越物種邊界和生物領域的對深淵區環境的趨同適應策略。

  科學界對深淵區的深度探索剛剛開始。研究團隊強調,未來需突破原位觀測技術瓶頸,開發耐壓傳(chuan) 感器與(yu) 長期監測係統,並加強跨學科整合,量化深淵對全球碳循環的貢獻。深淵探索不僅(jin) 拓展了生命科學邊界,更為(wei) 應對氣候變化與(yu) 資源可持續利用提供了新視角。

  此外值得關(guan) 注的是,MEER計劃還建立了全球最大的深淵生物數據庫,包含微生物、鉤蝦及魚類組學數據集。中國科學家在TS-21-2航次中聯合發起《馬裏亞(ya) 納共識》,將向全球開放共享深淵生命數據,呼籲國際科研力量共同攻堅深淵環境與(yu) 生命科學問題,推動全球深海生命研究走向協作,並為(wei) 全球深海科技發展貢獻中國方案。


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