研究成果登上《细胞》封面

　　□本报记者 刘腾

　　北京时间3月7日凌晨，国际学术期刊《细胞》以封面专辑的形式，发布了上海交通大学、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。该成果包括1篇旗舰文章，勾勒项目全貌；3篇研究论文，分别聚焦深渊中的原核微生物、无脊椎动物（钩虾）和脊椎动物（鱼类）。
　　这是人类首次系统性地研究深渊生命。该成果揭示了深渊生态系统的生命适应策略与资源潜能，拓展了人类对极端环境下生命过程的认知，推动科学研究“向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界”。
　　据悉，2021年，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）。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。
　　研究团队通过对2000多份深渊沉积物、深海鱼类及深渊钩虾样本的分析，结合深渊海底现场观察，取得三大突破性发现。
　　一是深渊微生物新颖性成因及其适应策略。该研究构建了迄今最完整的深海原核微生物基因数据集，并鉴定出7564个物种水平的代表性基因组，其中89.4%为尚未被报道的新物种，其多样性与全球已知海洋微生物总量相当。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。
　　二是深渊钩虾的适应机制。端足类钩虾是深渊生态系统中的核心物种，扮演着“能量枢纽”的角色。研究发现钩虾基因组达13.92GB，是人类基因组（3.2GB）的4倍多，刷新了端足目的基因组纪录。首次通过染色体水平基因组和群体遗传学分析，并综合转录组、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。
　　青岛华大基因研究院院长范广益表示：“极端环境作为地球上最独特的生态系统之一，孕育了丰富多样的生命形式，蕴藏着极具开发潜力的生物资源。华大研究院在极端环境生物适应性研究领域深耕多年，先后在《细胞》《自然》和《科学》主刊发表了南极磷虾基因组适应性进化、全球海洋微生物多样性和水熊虫极端环境耐受机制等系列突破性研究成果，解析了各类海洋极端环境的生命过程分子机制，并发掘了多个具有重要应用价值的功能基因，为极端环境生物资源的开发利用提供了重要的理论支撑和创新突破口。”
　　三是深渊鱼类突破高压生存禁区的适应性重塑和演化轨迹。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。发现TMAO（氧化三甲胺）并非唯一抗压法宝，多不饱和脂肪酸的积累也能维持细胞膜流动性，助力鱼类对抗高压。其代谢策略与微生物研究成果形成系统印证。
　　青岛华大基因研究院生物信息副研究员宋跃表示：“这项研究不仅刷新了我们对深海生命极限的认知，还为生物技术（如高压耐受酶的应用）和生态保护（如深海污染评估）提供了关键线索。”
　　该成果系统研究深渊生态系统食物链，从微生物到无脊椎动物（钩虾）再到脊椎动物（鱼类），阐明了极端环境下生命协同演化的科学规律，将人类对海洋生态的认知拓展至万米深渊。同时，繁荣的深渊生态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。
　　自2016年落地西海岸新区以来，青岛华大基因研究院牵头成立国际海洋基因组学联盟，发布全球首个《海洋生物基因组学白皮书》，联合多国院士设立“海洋新锐奖”，连续承办多届国际海洋基因组学大会。完成迄今为止最完整的海洋微生物基因数据库，海洋生物基因测序能力位居全球第一，对全球贡献度达到28%，占中国贡献的49%。先后承担、参与了40余项国家、省市级海洋方向的项目，主导、参与制定各级标准20项。积极发挥海洋前沿科学研究对产业发展的引领和带动作用，推动产业链上下游在青岛集聚发展，为区域海洋及生命科学产业发展注入新动力。