《細胞》：全球首個海洋最深生態系統圖誕生！中國科學家揭開海底深淵生命神秘面紗丨科學大發現

2025年3月6日，全球頂級學術期刊《細胞》（Cell）以封面專輯的形式，重磅發布了上海交通大學、中國科學院深海科學與工程研究所和華大集團等共同主導的深淵生命科研成果。

▲《細胞》封面

1篇旗艦文章勾勒項目全貌，3篇研究論文分別聚焦深淵中的原核微生物、無脊椎動物（鉤蝦）和脊椎動物（魚類）。

這是人類首次系統性地研究深淵生命，該成果揭示了深淵生態系統的生命適應策略與資源潛能，拓展了人類對極端環境下生命過程的認知，推動科學研究“向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進、向極綜合交叉發力，不斷突破人類認知邊界”。

深淵水深超過6000米，是全球海洋最深的區域，代表著地球上最少被探索的極端環境。馬里亞納海溝最深處達10909米，足以“吞沒”海拔8848.86米的世界最高峰珠穆朗瑪峰。這里的壓力高達1100個大氣壓，常年黑暗冰冷，曾一度被視為“生命禁區”。

深淵作為生命科學、地球科學與工程技術的前沿，蘊含著巨大的科學價值和應用潛力，深淵研究需要工程技術與科學的完美結合。隨著“深海進入”的不斷推進，深淵生命的神秘面紗逐漸揭開。

繪制首個海洋最深生態系統圖：揭示深淵繁榮的生態密碼

在中央有關部委、地方政府、海南省深海技術創新中心支持下，上海交通大學、中國科學院深海科學與工程研究所、華大集團等多家單位聯合發起了馬里亞納海溝環境與生態研究計劃（MEER計劃），由上海交通大學肖湘教授作為召集科學家。

▲MEER計劃

該計劃依托“奮斗者”號載人潛水器及深海生命研究領域自主可控的軟硬件體系，在國際深淵科學研究領域取得突破性進展。這是中國人對海洋最深處的第一次系統性生命科學研究，相關成果闡述了深淵生命獨特的生存策略，并揭示了深淵生命成為人類資源寶庫的無限可能。

研究團隊多次深入深淵海底探索，發現深淵微生物在最深海域超高靜水壓（600-1100個大氣壓）下的異常繁盛，揭示了深淵兩種代表性宏生物與深淵微生物之間存在趨同的適應機制，即深淵存在跨越物種邊界的“共適應”策略，從而串聯起了獨特的深淵生態系統，描繪了首個海洋最深生態系統的圖景。

通過對2000多份的深淵沉積物、深海魚類及深淵鉤蝦樣本的分析，結合深淵海底現場觀察，研究團隊取得三大突破性發現。

一、深淵微生物新穎性成因及其適應策略。

該研究構建了迄今最完整的深海原核微生物基因數據集，并鑒定出7564個物種水平的代表性基因組，其中89.4%為尚未被報道的新物種，其多樣性與全球已知海洋微生物總量相當。

研究發現，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、寡營養環境中異常繁盛，支撐了深淵生態系統的繁榮。（肖湘、趙維殳、張維佳、徐訊、韓默、劉姍姍等）

▲論文首頁截圖

二、深淵鉤蝦的適應機制。

端足類鉤蝦是深淵生態系統中的核心物種，扮演著“能量樞紐”的角色。研究發現鉤蝦基因組達13.92 GB，是人類基因組（3.2 GB）的4倍多，刷新了端足目的基因組紀錄。

首次通過染色體水平基因組和群體遺傳學分析，并綜合轉錄組、宏基因組、代謝組等多組學數據，揭示了鉤蝦這種萬米深淵動物的群體分化、種群動態歷史以及其適應深淵環境的分子機制。（張海濱、徐訊、范廣益、劉姍姍等）

▲論文首頁截圖

三、深淵魚類突破高壓生存禁區的適應性重塑和演化軌跡。

通過11種深海魚類的高質量基因組的比較研究發現，深海魚類的演化奇跡從白堊紀開始，而深淵魚類的環境適應機制也挑戰了傳統理論。

發現TMAO（氧化三甲胺）并非唯一抗壓法寶，多不飽和脂肪酸的積累也能維持細胞膜流動性，助力魚類對抗高壓。其代謝策略與微生物研究成果形成系統印證。（何舜平、王堃、張海濱等）

▲論文首頁截圖

該成果系統研究深淵生態系統食物鏈，從微生物到無脊椎動物（鉤蝦）再到脊椎動物（魚類），闡明了極端環境下生命協同演化的科學規律，將人類對海洋生態的認知拓展至萬米深淵。同時，繁榮的深淵生態系統展示出深淵在新基因、新結構和新功能方面的巨大資源潛能，為解決全球生物資源枯竭困境提供了新思路。

打造深海科研“中國模式”

本研究中，中國科學家成功實現對海洋最深生態系統的系統性研究，是人類歷史上系統探索深淵生命的里程碑式突破，其中自主可控的軟硬件體系功不可沒。項目的實施過程展現了創新平臺集中力量攻關重大科學問題的優勢，為探索有組織的科研發展模式提供了深海科研領域的“中國模式”。

秉承著“寧冒風險、不當逃兵”“只有崗位、沒有單位”“應做盡做，精益求精”三句話的精神，這支平均年齡不足40歲的年輕團隊，以“目標導向、跨單位協同”的高效模式打破傳統科研組織邊界，也為人才培養提供了實踐方案。

文章鏈接：

[1] MEER: Extraordinary flourishing ecosystem in the deepest ocean

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01480-6

[2] Microbial ecosystems and ecological driving forces in the deepest ocean sediments

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01479-X

[3] The amphipod genome reveals population dynamics and adaptations to hadal environment

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00099-6

[4] Evolution and genetic adaptation of fishes to the deep sea

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00031-5