“蛟龙号”在大洋深处看见了什么

6月11日，“蛟龙”号完成了自2013年试航以来的第100次俯冲。新华社记者刘石平

国家海洋局展示的深海生物标本。图为鲶鱼。记者杨舒/布莱特拍摄的照片

国家海洋局展示的深海生物标本。这幅画显示了一种蠕虫。记者杨舒/布莱特拍摄的照片

深海将刷新人类对生物多样性研究的认识

拳头大小的海螺壳上覆盖着绿色的绒毛，一英寸长的小虾看不见眼睛，餐盘大小的海胆没有刺，看起来像平板和两根塑料管的蠕虫寿命超过200年...这不是科幻小说中想象的奇迹，而是记者几天前在国家海洋局新闻发布会上看到的真实生物标本。与众所周知的海洋生物相似但不同的是，它们是中国科学家在过去15年中在全球海洋以下数千米的深海中发现的奇怪生物，其中50%以上来自对“蛟龙”号载人潜水器的探索。

在蛟龙号上多次探索深海的潜艇驾驶员唐佳玲哀叹道:“深海世界里生长着许多奇怪的生物，比如普通的海参。印象是黑色的，有一点刺痛，但是我们在海里看到的是粉色、紫色、白色和透明的。长尾海参可以长到一米...在深海中，我们是“外星生物”。"

众所周知，在1000米以下的深海中没有光，生物不能进行光合作用，而且非常冷，一般温度只有1℃~2℃。据估计，每增加10米水深，水压就会增加1个大气压。在4000米的水底，一个成年人必须承受数百吨的压力。然而，在一些特殊的地区，如海底热液区的“黑烟囱”，排出的热液温度高达400℃，同时还含有许多重金属和硫化氢等。这对动物有毒。生物如何在这样的环境中生存？

“‘海洋是600米以下的无动物区’——在20世纪60年代，这是国际公认的观点。直到后来，人类才意识到他们的知识是多么有限。”国家海洋局副局长孙书贤叹了口气。

1977年，美国“阿尔文”号潜水器潜入加拉巴戈斯群岛的深海，在深海热液区发现了大量生物，颠覆了人类的认知。后来几年的探索表明，在深海的极端环境中，生物在适应性环境中独立进化，已经发现了600多种新的生物物种，如盲虾和管状蠕虫。同时，热液区的一些微生物种群使用剧毒硫化物和其他化合物作为能源，并具有独特的生命机制。

"它被认为是研究生命起源和进化的绝佳场所。"国家海洋局第三研究所的研究员邵说:“最早的生命是怎么来的？它是如何进化的？这是地球科学、生命科学和其他领域非常关注的问题。如果我们能找到地球形成之初存在的环境或与之相似的环境，我们可能会得到相关的线索。深海热液喷口就是这样一种环境。“蛟龙”等研究方法的进步使中国科学家得以涉足这一国际前沿。在过去的15年里，中国发表了500多篇关于深海微生物多样性和微生物资源的SCI论文。但是要描述深海生物的起源和进化还有很长的路要走。”

深海中有许多新的动物物种等待被描述。“目前人类发现了230，000至260，000种海洋生物，但国际科学家估计有200多万种海洋生物。深海将不断更新人类对生物多样性研究的理解。”邵对说道。

深海微生物资源蕴含基因宝藏

“深海的极端环境创造了独特的生物基因。这些基因功能可以帮助深海生物抵抗高温或低温，有些可以抵抗高压和有毒。因此，深海也是一个自然遗传资源库，并将成为国家战略资源。”孙书贤说。

“可以开发和利用的东西叫做资源。基于保护生物多样性的原则，大型深海生物，如热液盲虾和贻贝，一般不称为资源本身。”邵的介绍。目前，调查的深海生物资源主要指深海微生物资源，包括细菌、真菌、古细菌等。营养贫乏的深海环境造就了营养贫乏的海洋微生物，它们通过简化的基因组和特殊的代谢机制适应极端环境。随着基因组测序等新技术的迅速发展，这些深海微生物和深海动物中包含的特殊基因已经成为生命科学研究的宝库。

深海水体、海底沉积物和深海动物都含有各种深海微生物。“科学家对它们知之甚少，他们对生命机制的理解也相对肤浅。在遗传资源的开发和利用方面，它甚至更加分散。然而，深海遗传资源已经成为国际社会的一个热点。”邵对说道。

发达国家在深海极端微生物的研究和资源开发方面起步较早，在2000年之前远远领先于中国。然而，经过十多年的发展，中国深海生物资源的勘探和保护取得了“后发先来”的显著成果，彻底改变了中国在国际海底遗传资源研究和开发领域的地位孙书贤说，多年的深海勘探使中国获得了大量深海微生物资源，分离出近万种微生物。依托国家海洋局第三研究所，中国建立了第一个深海菌种库，现有海洋微生物菌种2.2万种，覆盖3400余种，达到国际领先水平。我们还完成了100多项海洋微生物新种的分类和系统进化研究，使我国成为深海微生物新种发现和分类的重要力量，同时我们还建立了我国第一个深海微生物代谢物库和信息库。

一个新物种可能推动一个产业

除了科学研究的高价值和工业发展的实际需求外，深海生物资源还蕴藏着巨大的应用和开发潜力。

一些微生物代谢物具有抗病毒甚至抗肿瘤活性。邵说，中国科学家从深海微生物发酵提取物中发现了一种具有抗流感病毒活性的新结构化合物，该化合物已获得发明专利，并将进入药物性能评价。同时，研究人员在深海细菌中发现了两种新的抗菌肽，它们含有稀有氨基酸，具有显著的抗肿瘤活性，“从中我们可以看到从深海极端环境微生物中发现新的抗癌小分子的巨大研究潜力”。

深海微生物资源也为石油降解和环境修复开辟了新的道路。据了解，在石油污染环境修复技术中，微生物修复方法成本低，对环境影响小。我国研究人员对海洋微生物进行了富集、初步筛选和再筛选，最终筛选出高效的石油降解菌株，能够有效控制石油污染。2015年12月至2017年6月，该技术已成功应用于厦门观音山海域油污沙滩的生物修复工程。然而，海底热液区的“食硫”微生物可用于生物冶金技术等。这些微生物对高温、高压和重金属更有抵抗力。

对于农业生产和水产养殖来说，深海微生物制剂可以减少化学农药和抗生素的使用，是健康和安全的，并且可以提高产量。目前，已经开发了许多微生态制剂，如海藻低聚糖产品，包括果蔬防腐剂、生物肥料、益生菌等，这些产品已经在全国许多地方进行了试验和应用。

邵透露，目前，中国已完成了海洋药物、生物农药、环境保护、生物技术、工业酶制剂应用等方面4000多种微生物资源的潜力评估，并申请了200多项国际和国内发明专利。一种细菌、一种化合物和一种酶可能形成一个产业，这显示了深海生物资源的潜力

“超过60%的地球表面被1000米深的水覆盖，但我们对深海的探索只有5%，仍处于‘进入深海’阶段，95%的海洋是未知的。”孙书贤说:“但是，从目前的勘探结果来看，深海蕴藏着巨大的生物资源，这可能会对未来人类的生产和生活产生巨大的影响。这将给人类带来惊喜，等待我们的探索、开发和利用。”

(记者杨舒)