超过6000米的深海，曾一度被科学界视为生命的绝对禁区，但一项由中国科学家主导的最新研究彻底刷新了这一认知。近日，由上海交通大学、中国科学院深海科学与工程研究所、华大集团等共同发起的“溟渊计划”二期成果，以专辑形式正式发表于国际顶级期刊《细胞·宿主与微生物》。研究团队通过跨学科技术手段，首次从“高压激发”假说、蛋白质水平活跃网络、全球深海基因资源图谱与蛋白结构、地形调控深渊碳循环格局等维度，系统揭示了万米深渊中隐藏的看不见的微生物“绿洲”，将深渊研究从“生态图景描绘”全面推向“原理解析”与“资源挖掘”的新阶段，标志着我国深渊生命科学研究持续国际领跑。
目前，MEER-APD活性蛋白数据集、DSGC基因资源图谱等核心数据，均已纳入持续扩容的全球最大深渊生物数据库，并通过联合国“海洋十年”等大科学计划面向国际开放共享，为人类认识地球最深处、开发深海基因宝库持续贡献中国智慧。
6000米深渊
从“生命禁区”到“绿色激活”
水深超过6000米的深渊超高压环境，曾长期被视为生物活性的“抑制因子”。但研究团队基于“奋斗者”号全海深载人潜水器的精细采样与原创性实验，提出了颠覆性的“高压激发”假说。研究指出，在超60兆帕压力下，深渊高压并非一味压制生命，而是通过诱导细胞内活性氧（ROS）大量产生，引发一种“破坏-激活”的连锁反应。
一方面，压力确实导致DNA损伤、蛋白错误折叠等大分子破坏；但另一方面，骤然升高的活性氧在类芬顿反应催化下，能够氧化分解惰性有机物，为深渊微生物提供宝贵的碳源和能源，从而在万米海底形成了一片看不见的微生物“绿洲”。
团队进一步揭示，以抗氧化酶（Kat/Sod等）和相容性溶质为核心的抗氧化策略，实际上是深渊、珠峰乃至耐旱植物共同选择的趋同适应机制。这一发现颠覆了“环境抑制—生存抗性”的对抗视角，首次将极端高压视为激发生命代谢扩展的“动力引擎”。
首张活跃蛋白图谱
实证“不沉寂的海底”
为了在极低生物量环境中验证这一假说，研究团队自主建立了核酸-蛋白共提取与共分析技术。团队首次在万米深渊实现了宏蛋白质组的系统解码，构建了包含13.5万余个非冗余活性蛋白的深渊特异性数据集MEER-APD，其中超过95%的蛋白为深渊特有。
蛋白质组学证据显示，深渊高压成功激发了微生物大量利用硫代硫酸盐氧化和重金属，从而高度活跃地拓展碳源和能源。同时，温和型与烈性病毒以双重生态策略共同调控微生物群落，带来了与上层海洋截然不同的元素循环效应。该工作将深渊微生物研究从传统的“功能预测”推进至“原位活性综合验证”，彻底更新了万米深渊是“沉寂之地”的传统认知。
海底地形塑造“隐秘热点”
在明确高压激发机制后，第二篇研究论文首次将视野下沉至微观地形尺度。团队对马里亚纳海沟挑战者深渊进行精细地形与沉积物分析，发现地形指数对深渊地球化学和微生物群落的解释力已完全超越单纯的水深变量。
研究发现，凹陷地形在万米深处创造了此前未被识别的微生物“隐秘热点”，维持着异常高的生物量、多样性与代谢活性。这种地形格局甚至打破了深渊作为“只进不出”沉积终点的传统观点——深渊微生物能够沿地形通道向浅层海域进行双向扩散。团队据此构建了地形位置指数（TPI）与微生物碳利用（MCU）的定量模型：MCU = a·TPI + b。
目前，团队开发的种群扩散追踪方法已面向全球开源，为深海碳收支评估与大尺度生态预测提供了全新的量化工具。
5.02亿基因图谱发布
第三篇研究论文将科学认知拓展至大规模资源挖掘。团队整合了包括深渊、热液、冷泉等在内的全球2138份深海宏基因组样本，构建了包含5.02亿条非冗余基因的深海基因目录DSGC，同时预测了240余万个代表性蛋白结构，打造出全球最大的深海基因资源图谱与蛋白结构资源库。
数据表明，深海是一个独特的“进化引擎”，基因序列中超过50%为功能未知的“暗基因”，并蕴藏了392个全新蛋白结构域。通过序列与结构协同筛选，团队从中挖掘出1308个深海特异解旋酶候选基因。经功能验证，其中的解旋酶DSH9在纳米孔测序应用中，测序速度达到了传统解旋酶的2.3倍，展现出显著的产业应用潜力。这项工作为生物技术、医药健康等“新质生产力”领域开辟了可复用的方法框架与资源池。
这是继2025年一期成果以封面专辑登上《细胞》后，团队在一年内再次实现原创性突破。从6000米高压的科学思辨到11000米深渊的精准验证，再到全球尺度的基因图谱构建，“溟渊计划”二期在短短一年内，实现了从“大国重器”到“基础理论”，再到“产业潜能”的跨越。从“高压激发”假说、微生物活跃网络、地形调控碳循环，到全球最大深海基因资源图谱的构建，该系列成果标志着我国深渊生命科学研究从“生态描绘”迈入“原理解析与资源挖掘”的全新阶段。
原标题：《持续国际领跑，中国科学家系统揭示万米深渊隐藏的微生物“绿洲”及其潜能》
热门跟贴