南海网3月7日消息(记者 利声富)记者从3月7日在三亚崖州湾科技城举行的深海生命科研成果新闻发布会获悉,借助我国“奋斗者”号载人潜水器及全国产化科研体系,我国科学家成功绘制出全球首个海洋最深生态系统图景,并揭示了深渊生命的适应策略和资源潜能。3月7日,全球顶级学术期刊《细胞》(Cell)以封面专辑形式发表了由上海交通大学、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,标志着我国深海微生物研究走在世界前列。
3月7日,深海生命科研成果新闻发布会在三亚崖州湾科技城举行。记者 利声富 摄
深渊,是水深超过6000米的深海区域,压力可达上千个大气压。“相当于手掌心面积上承受20头大象的压力,且低温、食物匮乏,因此深渊曾被视作‘生命荒漠’。”华大集团执行董事、华大生命科学研究院院长徐讯打了个形象比喻。
深渊作为生命科学、地球科学与工程技术的前沿,蕴含着巨大的科学价值和应用潜力,深渊研究需要工程技术与科学的完美结合。为揭开深渊生命的神秘面纱,上海交通大学、中国科学院深海科学与工程研究所、华大集团等多家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),由上海交通大学肖湘教授作为召集科学家。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取得突破性进展。这是中国人对海洋最深处的第一次系统性生命科学研究,揭示了深渊生命成为人类资源宝库的无限可能。
研究团队多次深入深渊海底探索,发现深渊微生物在最深海域超高静水压(600-1100个大气压)下的异常繁盛,揭示了深渊两种代表性宏生物与深渊微生物之间存在趋同的适应机制,即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。科研团队历时三年,通过对马里亚纳海沟采样获取的2000多份的深渊沉积物、深海鱼类及深渊钩虾样本的分析,首次获取全球首个深渊生态系统全景图。
结合深渊海底现场观察,研究团队取得三大突破性发现。
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。“在马里亚纳海沟里面鉴定出了7564种微生物物种,通过与公共数据库以及其他的已知环境当中的微生物物种进行比对,我们发现其中89.4%的物种是全新的。”肖湘介绍。同时,研究发现钩虾基因组是人类基因组的4倍多,刷新了端足目的基因组纪录。研究团队首次通过染色体水平基因组和群体遗传学分析,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。
此外,研究团队通过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。
这份深渊生态系统全景图也成功揭示了深渊繁荣的生态密码。研究人员发现,深渊微生物和鱼类之间存在独特的“共适应”机制。这一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。
我国科学家成功实现对海洋最深生态系统的系统性研究,是人类历史上系统探索深渊生命的里程碑式突破,其中自主可控的软硬件体系功不可没。
据悉,我国科研团队已建立全球首个深渊微生物大数据库,包含微生物、钩虾及鱼类组学数据集。并通过《马里亚纳共识》向全球开放共享深渊生命数据,呼吁国际科研力量共同攻坚深渊环境与生命科学问题,推动全球共同探索深海奥秘。