马里亚纳海沟探险队发现深海环境中蓬勃发展的新生命形式

上海交通大学与包括哥本哈根大学和劳伦斯伯克利国家实验室在内的多个合作机构对深海哈达尔带的微生物生态系统进行了广泛的调查

研究结果揭示了前所未有的分类学新颖性，89.4%的已鉴定微生物物种以前没有报告。该研究表明，在塑造这些极端微生物生态系统的过程中，选择压力（有利于简化或通用的适应策略）主导了中性漂移

哈达尔环境位于海平面以下6000米以上的深度，仍然是地球上探索最少的生态系统之一。能够到达整个海洋深度的载人潜水器很少见，在2019年之前，只有不到十几个人访问了马里亚纳海沟的最深处。巨大的静水压力、接近冰点的温度和哈达尔区的极端营养限制为生命的繁衍创造了看似不可能的条件。先前的研究表明，这些深度的微生物多样性可能有限，但缺乏直接采样限制了这些建议的确定性

深海技术的进步，特别是Fendouzhe潜水器，彻底改变了hadal研究，使采样更加精确和频繁。Fendouzhe的采样能力为220公斤，底栖作业时间延长了6小时，其表现优于重力和箱式岩芯等传统方法

马里亚纳海沟环境与生态研究（MEER）项目首次系统地探索了这些深处的微生物和大型动物，揭示了前所未有的生物多样性和适应策略

在《细胞》杂志发表的“最深海洋沉积物中的微生物生态系统和生态驱动力”研究中，研究人员进行了大规模的宏基因组和16S rRNA基因扩增子测序，以研究哈达尔区的微生物多样性和适应策略

在TS21探险期间（2021年8月至11月），研究人员在马里亚纳海沟、雅浦海沟和菲律宾盆地的6000至10900米范围内进行了33次潜水，收集了1648个沉积物样本、12个原位海水滤液和多种大型生物标本

采样涵盖了各种地质特征，包括凹凸断层、沟坡和深海平原，为迄今为止最全面的哈达尔生态数据集奠定了基础

1194个样本的宏基因组测序生成了92太碱基对（Tbp）的马里亚纳海沟环境与生态研究（MEER）数据集，确定了7564种微生物物种，其中89.4%以前没有报道过。比较基因组分析证实，MEER数据集与全球深海数据集几乎没有重叠，这增强了其新颖性

分析综合了地球物理、地球化学和生物学方法，采用半自动DNA提取到测序过程。数据显示，受极端环境压力和复杂地形变化的影响，微生物的新颖性、多样性和异质性特别高，尤其是原核生物和病毒

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除了微生物，这项研究还强调了两种具有代表性的哈达尔大型动物物种，哈达尔片脚类动物（Hirondellea gigas）和哈达尔蜗牛（Pseudoliparis swirei），它们在海沟之间进行水平种群交换，表现出脊椎动物从深海垂直入侵哈达尔区

微生物和大型动物群的共同适应机制表明，在hadal环境中，进化策略是趋同的。在生物结构域中观察到增强的抗氧化机制和相容溶质的细胞内积累，强化了对超高压条件的普遍生理反应的概念

从数据中得出的结论证实，环境选择而不是随机漂移是深海微生物群落组装的关键决定因素。研究结果进一步表明，哈达尔微生物生态系统在不同于浅海环境的进化压力下运作

新生成的数据集为未来深海微生物适应研究提供了跳板，在生物技术和环境科学方面具有潜在的应用价值

MEER数据集现在可以公开访问，为研究人员提供了一个全面的新哈达尔微生物和大型动物数据库 More information: Xiang Xiao et al, Microbial ecosystems and ecological driving forces in the deepest ocean sediments, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.036

Xiang Xiao et al, MEER: Extraordinary flourishing ecosystem in the deepest ocean, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.037

Project: www.biosino.org/mash/meer/home

Journal information: Cell