找到7564種微生物！中國科學家繪出全球首個海洋最深生態(tài)系統(tǒng)圖
- 分類：暢游館
- 作者：
- 來源：人民日報
- 發(fā)布時間：2025-03-18 12:46
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北京時間3月7日凌晨，由上海交通大學、中國科學院深海科學與工程研究所、華大集團聯(lián)合發(fā)起并執(zhí)行的“溟淵計劃”（馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計劃，英文簡稱“MEER計劃”）第一階段成果四篇文章以封面專輯的形式發(fā)表在國際頂級期刊《細胞》（Cell）上。
作為“溟淵計劃”的發(fā)起人和召集科學家，上海交通大學生命科學技術學院/微生物代謝國家重點實驗室、深部生命國際研究中心主任肖湘帶領團隊，依托我國自主研發(fā)的“奮斗者”號載人潛水器，實現(xiàn)了多項“全球突破”：人類首次到達雅浦海溝最深點、首次對深淵生態(tài)系統(tǒng)進行系統(tǒng)研究、首次建立全球深淵生物大數(shù)據(jù)庫并開放共享，標志著我國深海生命科學研究邁入國際前沿。
《細胞》雜志專輯封面圖片，由“溟淵計劃”召集科學家肖湘下潛到海溝底部采樣期間，在深淵超高壓下設備拍攝系統(tǒng)失效后，在潛器艙內用手機拍攝到的深淵生命世界。 受訪者供圖
中國深海研究實現(xiàn)國際領跑
深淵水深超過6000米，是全球海洋最深的區(qū)域，也是地球上最少被探索的極端環(huán)境。早在上世紀初，就有學者開展深淵微生物研究，然而受限于抗高壓設備的制作技術，多個國際同行組織的深淵大科學計劃均未能如愿。在2020年前，僅有9人曾到達過海洋最深點馬里亞納海溝底部，更少有能成功下潛萬米以下深度且能夠重復使用的潛水器。2020年底，成功完成工程海試的中國第一艘萬米級載人潛水器“奮斗者”號，憑借獨特的采樣能力和超長海底作業(yè)時間，成為當今全球唯一具備深淵系統(tǒng)調查采樣能力的載人潛水器。
這一消息令一直執(zhí)著于深海微生物高壓適應的未解之謎的肖湘感到振奮。2021年10月至12月期間，肖湘帶領上海交通大學研究團隊，和中國科學院深?？茖W與工程研究所、華大集團等國內多家科研單位共同參加了“奮斗者”號載人潛水器的深淵航次?？茖W家團隊對馬里亞納海溝、雅浦海溝和菲律賓海盆6000-11000米水深區(qū)域進行系統(tǒng)采集，獲得水體、沉積物、宏生物等樣本2000余份，其中雅浦海溝最深點為人類首次到達。
在深淵極端環(huán)境里，每下潛一米都是對設備性能的巨大挑戰(zhàn)，每停留一秒都是用生命極限探索極端生命的生死競速，“溟淵計劃”就誕生于這樣緊張且興奮的氛圍之下。團隊頂著5次超強臺風的沖擊，經過33次科學例會的靈感碰撞，攻克了深淵極端高壓環(huán)境下的采樣與實驗技術難題，建立了“深海采樣-基因測序-數(shù)據(jù)分析-實驗室驗證”全鏈條科研模式。肖湘團隊設計的系統(tǒng)性科學研究框架，結合中科院深海所的深淵現(xiàn)場作業(yè)經驗與華大集團的基因測序技術，三方協(xié)同實現(xiàn)了載人深潛取樣裝置、低成本基因測序技術、全海深環(huán)境模擬培養(yǎng)體系的全國產化，為深淵科學研究提供了自主可控的技術支撐。肖湘表示，在科學家的共同努力下，此項深部生命科學研究最大的兩個瓶頸——“數(shù)據(jù)庫和儀器”，如今都已實現(xiàn)國產化。
建立全球唯一深淵生物大數(shù)據(jù)庫
深淵中是否是一片寂靜的生命荒漠？答案顯然是否定的。通過對1648份沉積物、622個鉤蝦樣本及11種深海魚類的分析，科學家團隊研究鑒定出7564種深淵原核微生物，89.4%為未報道新物種，其多樣性與全球已知海洋微生物總量相當?？茖W家們還發(fā)現(xiàn)，深淵微生物通過“精簡型”和“多能型”兩種適應策略，在深淵高壓、低溫、寡營養(yǎng)環(huán)境中異常繁盛，支撐了深淵生態(tài)系統(tǒng)的繁榮；首次系統(tǒng)研究深淵生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈，從微生物到無脊椎動物（鉤蝦）再到脊椎動物（魚類），闡明了極端環(huán)境下生命協(xié)同演化的科學規(guī)律，拓展了人類對于海洋生態(tài)的認知，我國在深海生命科學領域已形成源頭創(chuàng)新優(yōu)勢，并為開發(fā)深海生物資源、服務人類健康與可持續(xù)發(fā)展開辟全新賽道。
“我們建立了全球唯一的深淵生物大數(shù)據(jù)庫，包含微生物基因組、鉤蝦及魚類基因組數(shù)據(jù)集，深淵微生物數(shù)據(jù)規(guī)模與過去十年全球海洋微生物研究總量相當。深淵微生物的超高新穎性和多樣性，展示了深淵在新基因、新結構和新功能方面的巨大資源潛能……這些寶貴的數(shù)據(jù)代表著2021年10月至12月期間地球深淵生命的真實情況，應該保留下來并對全人類共享，我們也希望能夠把這些數(shù)據(jù)用好，為全球深海科技發(fā)展貢獻中國智慧。”肖湘在下潛到馬里亞納海溝最深點完成采樣任務后，在深淵底部通過水聲通訊對外發(fā)布了《馬里亞納共識》倡議，承諾向全球開放共享深淵生命數(shù)據(jù)，呼吁國際科研力量共同攻堅深淵環(huán)境與生命科學問題。
科研拒絕“小、散、虛”，交大去年在CNS發(fā)文33篇
從2021年底到2025年初，“溟淵計劃”執(zhí)行僅用三年時間，肖湘帶領著的上海交大研究團隊核心成員平均年齡不超過40歲。他們的身影出現(xiàn)在馬里亞納海溝、珠峰登山大本營、南海冷泉、青藏高原熱泉等科考一線，他們也將數(shù)次科考經歷帶回交大校園，把這些“默默無聞”的探索成果帶上講臺，讓研究“后有來者”。
“無數(shù)中國科學家冰里來火里去，‘寧冒風險，不當逃兵’，我非常希望學生能了解這些，和我們一起加入科學探索團隊?！鲍@得過全國高校青年教師教學競賽冠軍的團隊成員、青年教師趙維殳在《極端生物學》課堂上這樣告訴學生們。
據(jù)悉，上海交通大學去年以第一作者或通訊作者單位在CNS發(fā)文33篇，其中以第一署名單位發(fā)表研究型文章16篇，位居全國高校前列。2025年，上海交通大學CNS發(fā)文同樣接連不斷：倪俊團隊為人工多酶復合體提供理性設計工具，作為交大“開年頂刊”登上Cell；毛亞飛團隊揭秘人類“近親”獼猴屬的遺傳密碼，崔勇團隊提出新的材料合成策略，2個成果相繼登上Nature。此次中國科學家在Cell上“一石四鳥”，更是罕見。
這些成果的出現(xiàn)并非偶然：為破解科研組織“小、散、虛”的問題，上海交通大學創(chuàng)新科研組織模式、加強人才梯隊建設、推進體制機制改革，系統(tǒng)推進有組織的科研體系探索，營造了既有明確導向、又有發(fā)揮空間的創(chuàng)新生態(tài)。圍繞重大科學問題，鼓勵科研人員開展前瞻性、長期性、引領性的交叉科學研究和技術研發(fā)，同時支持和鼓勵一批優(yōu)秀青年科學家“敢啃硬骨頭、勇闖無人區(qū)”，構建了戰(zhàn)略導向與自由探索相結合的“基礎研究特區(qū)”模式。在有組織的科研、平臺化攻關中，既打造戰(zhàn)略科學家隊伍、發(fā)揮帥才作用，也注重鋪路搭橋讓各類青年人才綻放精彩。
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