馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計劃取得重大科研進展|未來需開發(fā)耐壓傳感器與長期監(jiān)測系統(tǒng)|由上海交通大學、中國科學院深海科學與工程研究所、華大集團聯(lián)合發(fā)起
【ZiDongHua之“自動化學院派”收錄關(guān)鍵詞:MEER 上海交通大學 中國科學院 華大集團 生命科學領(lǐng)域 耐壓傳感器】
由上海交通大學、中國科學院深??茖W與工程研究所、華大集團聯(lián)合發(fā)起的馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計劃(MEER計劃)取得重大科研進展
由上海交通大學、中國科學院深??茖W與工程研究所、華大集團聯(lián)合發(fā)起的馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計劃(MEER計劃)取得重大科研進展。該項目依托我國自主研發(fā)的“奮斗者”號載人潛水器,及深海生命研究的全國產(chǎn)化軟硬件體系,在深海生命科學研究領(lǐng)域取得突破性進展。
北京時間2025年3月7日,馬里亞納海溝生態(tài)環(huán)境科研計劃(MEER)專題在Cell Press細胞出版社旗艦期刊Cell發(fā)表,本研究專題報道了馬里亞納海溝深淵樣本的研究進展。樣本分析顯示出較高的分類新穎性,為我們呈現(xiàn)了一個海洋深處極度繁榮的生態(tài)系統(tǒng)。該項目重點研究了深淵生態(tài)系統(tǒng),包括深淵微生物、深淵無脊椎動物(鉤蝦)和深淵脊椎動物(魚類)的特征與環(huán)境適應(yīng),從而描繪了深淵特殊的食物鏈:從微生物到鉤蝦再到魚類。發(fā)現(xiàn)深淵存在跨越物種邊界的深淵環(huán)境“共適應(yīng)”策略。
深淵區(qū)(水深超6,000米,或根據(jù)聯(lián)合國教科文組織定義為水深超過6500米)占海洋垂直深度的45%,以極端高壓(110兆帕)、低溫(接近冰點)、黑暗及有機質(zhì)稀缺為特征。盡管環(huán)境嚴酷,這里卻孕育了獨特的生物群落,如凝膠狀魚類、端足類甲殼動物及依賴化能合成的微生物。這些生物通過基因和代謝途徑的適應(yīng)性進化,成為研究生命極限的范本。
從1960年起,人類對深淵的探索歷程一直伴隨著巨大的代價和犧牲,也為現(xiàn)代深淵研究奠定了基礎(chǔ)。直至中國“奮斗者號”全海深載人潛水器的出現(xiàn)(2020年創(chuàng)下10,909米下潛紀錄),深淵科考進入新階段。其220公斤有效載荷、高速水聲通信系統(tǒng)及高國產(chǎn)化率,顯著提升了采樣精度與效率。在2021年TS21航次中,“奮斗者號”采集了約1,700份分層沉積物和原位海水樣本,覆蓋6,000-10,900米深度。通過高通量測序,構(gòu)建了全球首個深淵微生物宏基因組與生態(tài)分析流程框架,揭示了微生物群落的高新穎性與多樣性及其成因。
研究還開發(fā)了高壓培養(yǎng)裝置與多組學分析技術(shù),發(fā)現(xiàn)深淵微生物能夠利用多種難降解有機物(如,芳香族化合物等),部分通過CO氧化生存,表現(xiàn)出與上層海洋截然不同的代謝偏好。在最新的多組學研究中證實深淵是深海碳循環(huán)的“熱點”。此外,深淵微生物的環(huán)境修復潛力(如污染物降解)及生物醫(yī)藥應(yīng)用前景(新型酶類)凸顯其科學與社會價值。
未來需突破原位觀測技術(shù)瓶頸,開發(fā)耐壓傳感器與長期監(jiān)測系統(tǒng),并加強跨學科整合,量化深淵對全球碳循環(huán)的貢獻。深淵探索不僅拓展了生命科學邊界,更為應(yīng)對氣候變化與資源可持續(xù)利用提供了新視角。
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