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Cell封面：上海交通大学联合研究团队绘制全球首个深渊生态系统全景图

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2025-03-07 13:20

上海

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

北京时间3月7日凌晨，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的“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”）第一阶段成果四篇文章以封面专辑的形式发表在国际顶级期刊《细胞》（Cell）上。

作为“溟渊计划”的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，实现了多项“全球突破”：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，标志着我国深海生命科学研究迈入国际前沿。

▲本专辑封面图片由“溟渊计划”召集科学家肖湘在海沟底部采样期间拍摄，有趣的是这是下潜至深渊超高压下拍摄系统失效后在潜器舱内用手机拍摄的，展现了独特的舱内视角和深渊神秘的生命世界

▲“极境探底·极微解码”深海生命科研成果新闻发布会

3月7日上午在海南三亚举行，上海同步进行分会场发布

中国深海研究实现国际领跑

深渊水深超过6000米，是全球海洋最深的区域，代表着地球上最少被探索的极端环境。早在上世纪初，就有学者投入到深渊微生物研究，然而受限于抗高压设备的制作技术，多个国际同行组织的深渊大科学计划最终未能达到良好预期。在2020年之前，只有9人曾到达过海洋最深点马里亚纳海沟底部，能成功下潜万米以下深度且能够重复使用的潜水器，全球所剩无几。2020年底，成功完成工程海试的中国第一艘万米级载人潜水器“奋斗者”号,凭借其独特的采样能力和超长海底作业时间，成为当今全球唯一具备深渊系统调查采样能力的载人潜水器。

▲奋斗者号正在工作

这一消息令肖湘感到振奋，带领着全球深海高压微生物领域极少数至今在研的科学团队，他预感多年求索的深海微生物高压适应的未解之谜，就藏在海洋最深的万米深蓝之下。2021年10月至12月期间，肖湘带领上海交通大学研究团队，与中国科学院深海科学与工程研究所、华大集团等国内多家科研单位共同参加了“奋斗者”号载人潜水器的的深渊航次。科学家团队对马里亚纳海沟、雅浦海沟和菲律宾海盆6000-11000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。

▲马里亚纳海沟海底正在往生物箱里放样品的机械手

▲马沟海底正在往生物箱里放样品的机械手

在深渊极端环境里，每下潜一米都是对设备性能的巨大挑战，每停留一秒都是用生命极限探索极端生命的生死竞速，“溟渊计划”就诞生于这样紧张且兴奋的氛围之下。团队顶着5次超强台风的冲击，经过33次科学例会的灵感碰撞，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。由上海交通大学肖湘团队设计的系统性科学研究框架，结合中科院深海所的深渊现场作业经验与华大集团的基因测序技术，三方协同实现了载人深潜取样装置、低成本基因测序技术、全海深环境模拟培养体系的全国产化，为深渊科学研究提供了自主可控的技术支撑。肖湘表示，在科学家的共同努力下，此项深部生命科学研究最大的两个瓶颈“数据库和仪器”如今都已实现国产化。

建立全球唯一深渊生物大数据库

深渊中是否是一片寂静的生命荒漠？答案显然是否定的。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%为未报道新物种，其多样性与全球已知海洋微生物总量相当。科学家们还发现，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；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认知，我国在深海生命科学领域已形成源头创新优势，并为开发深海生物资源、服务人类健康与可持续发展开辟全新赛道。

“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。这些宝贵的数据是人类不可复现的历史记录，它们代表着2021年10至12月期间地球深渊生命的真实情况，应该保留下来并对全人类共享，我们也希望能够把这些数据用好，为全球深海科技发展贡献中国智慧。”肖湘在下潜到马里亚纳海沟最深点完成采样任务后，在深渊底部通过水声通讯对外发布了《马里亚纳共识》倡议，承诺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。该倡议为应对生物资源枯竭挑战提供了新思路，并推动全球深海生命研究从竞争走向协作，为全球深海科技发展提供了中国方案。