何舜平（右）搭乘“探索一号”参加TS14航次在马里亚纳海沟进行的科学考察。何舜平供图

■本报记者 张晴丹

“一切正常，‘深海勇士’号请求注水下潜”“同意注水下潜”……

10月11日，随着下潜命令的下达，何舜平搭乘我国自主研制的“深海勇士”号开始了深海探秘之旅。他要进入那个被称之为“地狱地带”的深渊，去寻找世界最深海沟——太平洋马里亚纳海沟深处存活着的神奇生物。

事实上，“地狱地带”这样极端的环境下生活着数百种生物，狮子鱼就是其中最具代表性的存在。这种鱼类处于超深渊食物链的顶端，有着其他浅海鱼类没有的天赋，可以在极度高压的深海惬意地生活。

深海里的生物到底如何适应？它们的身体有哪些“奇特”之处？

近日，相关研究成果发表在《自然—生态与演化》杂志上。

最大困难是深渊样本采集

深海作为地球表面最后未被人类大规模进入或认知的空间，约占地球表面积的65%，蕴藏着人类社会未来发展所需的各种战略资源和能源。

6000米以下的深海，终年漆黑、氧气缺乏、温差巨大、极度高压……被称作“海斗深渊”，同时这里也被认为是常规生命形式的禁区，是无法触及的“地狱地带”。

可想而知，探索难度极大。“其中，最大的困难就是对深渊样本的采集。”中国科学院水生所和深海所研究员何舜平在接受《中国科学报》采访时表示，因为深海的压力非常大，深度每下降十米，就会增加一个大气压，在深度7000多米时就有700多个大气压。在海洋最深处，可以达到1000多个大气压。

论文第一作者、西北工业大学生态与环境保护研究中心青年教师王堃向《中国科学报》打了个比方，“这就好像人的手指上站了一头大象那么大的压力，人类在这样大的压力下根本无法存活”。

要进入这样的极端环境开展考察工作，就需要借助深潜设备。尽管环境如此恶劣，2016年底和2017年初，我国深渊科学考察船“探索一号”通过“天涯”和“海角”号深渊着陆器，克服重重困难，使用创新的深渊生物诱捕手段，获得了非常珍贵的深海狮子鱼样本。

“骨骼清奇”练就抗压“超能力”

对获取到的深海狮子鱼样本，何舜平带领攻关团队进行了一系列研究工作。他们通过解剖样本发现，其胃部有近百个完整的甲壳类生物，这可能意味着该鱼类需要像骆驼一样长久储存食物，从而更好地应对食物匮乏的深海环境，其生育周期也大大延长，以更好地在恶劣的环境下生存繁衍。

为什么鸟会飞、鱼会游？其实，所有生物的特性都是通过基因来决定的。而对于浅海物种来说，为何狮子鱼能适应如此极端的环境，科研人员需要从基因中寻找答案。

深海生物必须适应寒冷、黑暗和高压环境，但是当时还没有任何生活在6000米以下生物的基因组信息，科学家们无法确定这些生物是如何获得生存所必需的适应性的。

“我们通过对这种鱼的基因组进行解析后，寻找到了一些线索。”何舜平介绍，狮子鱼的基因组中有几个基因的突变与快速适应深海环境有关。

高压环境对普通的骨骼是致命的，马里亚纳海沟会压碎正常鱼类的骨头。但是，狮子鱼“骨骼清奇”，与普通生物的骨骼完全不同，颠覆了以往的认知。“我们发现这些鱼的头骨有缝隙，并不完全封闭，这可能有助于内部和外部压力的平衡。而且，这种鱼类的骨骼变得非常薄和柔韧，可以直接承受高压，是一种比较抗压的‘材料’，其肌肉组织也具有很强的柔韧性。”王堃说。

不仅如此，科研人员惊奇地发现，大量的不饱和脂肪酸合成相关基因在深海鱼中出现了扩张，这使得在高压和低温下，此类生物能够保证它们的细胞膜流动性，以适应极端环境。

狮子鱼的神奇之处远不止于此，其蛋白质本身的稳定性也让科研人员叹为观止。“在比较大的压力下，蛋白质本身的三维结构很容易被破坏，而我们在狮子鱼身上发现了一些保护措施，保护蛋白质更好地折叠，并在如此大的压力下维持活性。”王堃介绍。

正是基于这些从内到外的改变，共同造就了这一物种的奇特表型和对深渊极端环境的适应能力，保证了深渊狮子鱼能够以肉体之躯承受海洋底部的极端压力。

让人意想不到的是，如此“强大”的狮子鱼却是个“瞎子”。当“天涯”和“海角”号深渊着陆器靠近狮子鱼时，这些鱼对着陆器的光线毫无反应。这是由于长期生存于黑暗的海底，深渊狮子鱼的皮肤色素和视觉相关基因大量丢失，从而变得通体透明，并且视觉缺失，对可见光不再有反应。

也正因为这样，何舜平搭乘“深海勇士”号下潜到深海时顺利拍摄到了许多深海鱼类的珍贵特写照片。

实际上，深渊狮子鱼这类“超能力”并非与生俱来。研究团队通过全基因组序列比对，发现了这种鱼类的近源物种，并推算出分化时间大概在2000万年前。

这些成果的取得，标志着我国深海工程与科学研究取得重要进展。

探索生态格局 拓展研究思路

在获得了这些关键的研究成果后，何舜平对深海科研有了更多的构想。

“做科研不能急功近利，要扎扎实实工作，努力去创新，向世人展示自然界神秘的一面。”基于这样的信念，今年9月到11月，他搭乘“探索一号”参加TS14航次在马里亚纳海沟进行的科学考察，以科学家原位观察的第一视角，揭开了深海生物多样性的神秘面纱。

“我们在整个TS14航次的36个潜次中观察到许多生物，这些生物的种类初步反映了这一区域的生物多样性概况。”何舜平介绍。

观察到的生物总结起来大概有三类：一是脊椎动物鱼类中的真骨鱼类大约10个物种；二是无脊椎动物中棘皮动物、刺胞动物、海绵动物、节肢动物和软体动物；三是半索动物门的柱头虫。

同时，他们还观察和拍摄到了一些独特的鱼类，比如鼬鳚鳗、海蜥鱼等。“这些被我们记录的鱼类初步向人类展示了马里亚纳海沟西部海山区域鱼类多样性现状和格局，这些宝贵的样本和资料对我们研究该区域生物的进化、生态格局和保护有着重要意义。”何舜平说。

海洋是地球生命的摇篮，我们所有的生命都从海洋而来，这里蕴藏着无穷的生物演化可能性。“深渊狮子鱼基因组的解析，可以帮助我们重构深海生态链，为进一步实施深海探索提供了帮助。”王堃表示，目前，科研团队正在对深海生态圈的生物演化过程进行更深的探索。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41559-019-0864-8