据解放日报 人类首次到达雅浦海沟最深点、首次对深渊生态系统进行系统研究、首次建立全球深渊生物大数据库并开放共享。
北京时间3月7日凌晨,“溟渊计划”(马里亚纳海沟环境与生态研究计划,英文简称“MEER计划”)第一阶段成果4篇文章,以封面专辑的形式发表在国际顶级期刊《细胞》上。“溟渊计划”由上海交通大学、中国科学院深海科学与工程研究所、华大集团联合发起并执行,作为发起人和召集科学家,上海交通大学生命科学技术学院/微生物代谢国家重点实验室、深部生命国际研究中心主任肖湘带领团队,依托我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,实现了这些“全球突破”,标志着我国深海生命科学研究迈入国际前沿。
2021年10月至12月期间,肖湘带领团队参加了“奋斗者”号载人潜水器的深渊航次。科学家团队对马里亚纳海沟、雅浦海沟和菲律宾海盆6000米至11000米水深区域进行系统采集,获得水体、沉积物、宏生物等样本2000余份,其中雅浦海沟最深点为人类首次到达。顶着5次超强台风的冲击,经过33次科学例会的灵感碰撞,团队攻克了深渊极端高压环境下的采样与实验技术难题,建立了“深海采样—基因测序—数据分析—实验室验证”全链条科研模式。
通过对1648份沉积物、622个钩虾样本及11种深海鱼类的分析,科学家团队研究鉴定出7564种深渊原核微生物,89.4%为未报道的新物种,其多样性与全球已知海洋微生物总量相当。仅微生物方面,团队采集原始数据总量就达100TB。
“即使钩虾这样的深海小虾,基因组数量也达13.92GB,远远超过人类基因组的3.2GB。”中国科学家还发现,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。他们首次系统研究深渊生态系统的食物链,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,拓展了人类对于海洋生态的新认知。
“我们建立了全球唯一的深渊生物大数据库,包含微生物基因组、钩虾及鱼类基因组数据集,深渊微生物数据规模与过去十年全球海洋微生物研究总量相当。”深渊微生物的超高新颖性和多样性,展示了深渊在新基因、新结构和新功能方面的巨大资源潜能。这些资源为解决全球生物资源枯竭困境提供了新的选择,也为生物技术、医药、能源等领域的创新应用开辟了广阔前景。■徐瑞哲