雅浦海溝最深區(qū)域的奇特水母。

馬里亞納海溝，“奮斗者”號(hào)正在抓取沉積物樣品。

近日，由上海交通大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、華大集團(tuán)聯(lián)合發(fā)起并執(zhí)行的“溟淵計(jì)劃”（馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計(jì)劃）迎來(lái)第一階段的科研成果：4篇學(xué)術(shù)文章以封面專輯的形式發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）上。

4篇文章同時(shí)登上《細(xì)胞》，這樣的成果令不少科學(xué)家稱贊。這些科研到底研究了什么？科研是由誰(shuí)做的？怎么做到的？

在馬里亞納海溝，“奮斗者”號(hào)的機(jī)械手正在抓取海葵。本文圖片均由受訪者提供

每下潛一米都是巨大挑戰(zhàn)

中青報(bào)·中青網(wǎng)記者注意到，“溟淵計(jì)劃”實(shí)際上具有一定的“排他性”。針對(duì)深淵的研究，最主要的困難是——能不能進(jìn)入到深淵底部采樣，采樣后怎樣才能把樣本完好地帶上岸，再進(jìn)行研究。

深淵水深超過(guò)6000米，是全球海洋最深的區(qū)域，代表著地球上最少被探索的極端環(huán)境。早在20世紀(jì)初，就有學(xué)者投入深淵微生物研究，然而受限于抗高壓設(shè)備的制作技術(shù)，多個(gè)國(guó)際同行組織的深淵大科學(xué)計(jì)劃最終未能達(dá)到良好預(yù)期。在2020年之前，只有9人曾到達(dá)過(guò)海洋最深點(diǎn)馬里亞納海溝底部，能成功下潛萬(wàn)米以下深度且重復(fù)使用的潛水器，全球屈指可數(shù)。

2020年年底，我國(guó)成功完成萬(wàn)米級(jí)載人潛水器“奮斗者”號(hào)海試。這件“大國(guó)重器”外形獨(dú)特，憑借其獨(dú)特的采樣能力和超長(zhǎng)海底作業(yè)時(shí)間，成為當(dāng)今全球唯一具備深淵系統(tǒng)調(diào)查采樣能力的載人潛水器。

“奮斗者”號(hào)一上線，外行看個(gè)熱鬧，內(nèi)行則想盡辦法要利用這一“法寶”做獨(dú)一無(wú)二的研究?！颁闇Y計(jì)劃”發(fā)起人和召集科學(xué)家、上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院深部生命國(guó)際研究中心主任肖湘就敏銳地預(yù)感到——“機(jī)會(huì)來(lái)了”。

肖湘帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，是全球深海高壓微生物領(lǐng)域少數(shù)至今仍然堅(jiān)持的科學(xué)團(tuán)隊(duì)，平均年齡不到40歲。過(guò)去，因?yàn)樵O(shè)備受限，深海高壓微生物領(lǐng)域研究困難?！皧^斗者”號(hào)的出現(xiàn)，讓他預(yù)感到自己和同行多年求索的深海微生物高壓適應(yīng)的未解之謎即將破解。

2021年10月-12月，肖湘帶領(lǐng)上海交通大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，與中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、華大集團(tuán)等國(guó)內(nèi)多家科研單位共同參加了“奮斗者”號(hào)載人潛水器的深淵航次。科學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)馬里亞納海溝、雅浦海溝和菲律賓海盆6000-11000米水深區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)采集，獲得水體、沉積物等樣本2000余份，其中雅浦海溝最深點(diǎn)為人類首次到達(dá)。

“很驚訝，我們?cè)瓉?lái)想象深淵下的動(dòng)物應(yīng)該有堅(jiān)硬的外殼，實(shí)際上不是，它們大多是軟體動(dòng)物。它們的策略不是用硬殼來(lái)抵御高壓，而是通過(guò)調(diào)節(jié)自我讓身體內(nèi)外壓力達(dá)到一致。”團(tuán)隊(duì)成員王景介紹，科學(xué)家們可以實(shí)地感受、現(xiàn)場(chǎng)研判深淵生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)“全球突破”：人類首次到達(dá)雅浦海溝最深點(diǎn)、首次對(duì)深淵生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究、首次建立全球深淵生物大數(shù)據(jù)庫(kù)并開(kāi)放共享。

在深淵極端環(huán)境里，每下潛一米，都是對(duì)設(shè)備性能的巨大挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)頂著5次超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的沖擊，經(jīng)過(guò)33次科學(xué)例會(huì)的靈感碰撞，攻克了深淵極端高壓環(huán)境下的采樣與實(shí)驗(yàn)技術(shù)難題，建立了“深海采樣－基因測(cè)序－數(shù)據(jù)分析－實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證”全鏈條科研模式。

肖湘團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)系統(tǒng)性科學(xué)研究框架，結(jié)合中國(guó)科學(xué)院深海所的深淵現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)與華大集團(tuán)的基因測(cè)序技術(shù)，三方協(xié)同實(shí)現(xiàn)了載人深潛取樣裝置、低成本基因測(cè)序技術(shù)、全海深環(huán)境模擬培養(yǎng)體系的全國(guó)產(chǎn)化。

這次研究，標(biāo)志著我國(guó)深海生命科學(xué)研究邁入國(guó)際前沿。“感到很興奮，當(dāng)這些生物真真切切展示在你面前，而不是從別人發(fā)表的論文、數(shù)據(jù)和分析上看到它，這是完全不一樣的?？茖W(xué)家可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)決策，這種現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)是其他任何方式替代不了的。”王景說(shuō)。

馬里亞納海溝的海星。

89.4%為此前未報(bào)道過(guò)的新物種

深淵是一片寂靜的生命荒漠？答案顯然是否定的。

通過(guò)對(duì)1648份沉積物、622個(gè)鉤蝦樣本及11種深海魚(yú)類的分析，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研究鑒定出7564種深淵原核微生物，89.4%為此前未報(bào)道過(guò)的新物種，其多樣性與全球已知海洋微生物總量相當(dāng)。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，深淵微生物通過(guò)“精簡(jiǎn)型”和“多能型”兩種適應(yīng)策略，在深淵高壓、低溫、寡營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中異常繁盛，支撐了深淵生態(tài)系統(tǒng)的繁榮。中國(guó)科學(xué)家們的研究，首次系統(tǒng)地展示了深淵生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈，從微生物到無(wú)脊椎動(dòng)物（鉤蝦）再到脊椎動(dòng)物（魚(yú)類），闡明了極端環(huán)境下生命協(xié)同演化的科學(xué)規(guī)律。

很多人會(huì)問(wèn)，研究深淵里的生命演化科學(xué)規(guī)律，有什么用？

“我們建立了全球唯一的深淵生物大數(shù)據(jù)庫(kù)，包含微生物基因組、鉤蝦及魚(yú)類基因組數(shù)據(jù)集。你知道嗎？深淵微生物數(shù)據(jù)規(guī)模，與過(guò)去十年全球海洋微生物研究總量相當(dāng)！”肖湘在下潛到馬里亞納海溝最深點(diǎn)完成采樣任務(wù)后，在深淵底部通過(guò)水聲通訊對(duì)外發(fā)布了《馬里亞納共識(shí)》倡議，承諾向全球開(kāi)放共享深淵生命數(shù)據(jù)，呼吁國(guó)際科研力量共同攻堅(jiān)深淵環(huán)境與生命科學(xué)問(wèn)題。

他介紹，深淵微生物的超高新穎性和多樣性，展示了深淵在新基因、新結(jié)構(gòu)和新功能方面的巨大資源潛能。這些資源為解決全球生物資源枯竭困境提供了新的選擇，也為生物技術(shù)、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊前景。

這些寶貴的數(shù)據(jù)是人類不可復(fù)現(xiàn)的歷史記錄。

“它們代表著2021年10月至12月地球深淵生命的真實(shí)情況，應(yīng)該保留下來(lái)并對(duì)全人類共享，我們也希望能夠把這些數(shù)據(jù)用好，為全球深?？萍及l(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)智慧?！毙は嬲f(shuō)。

馬里亞納海溝的?？?。

把成果帶上講臺(tái)

在上海交大，肖湘是“有組織的科研”的一個(gè)組成部分。他是該校打造的戰(zhàn)略科學(xué)家隊(duì)伍中的一員，針對(duì)這些科學(xué)家，學(xué)校支持其在引領(lǐng)重大原始創(chuàng)新、參與科技戰(zhàn)略頂層設(shè)計(jì)、推動(dòng)學(xué)科交叉融合和創(chuàng)新發(fā)展等方面發(fā)揮帥才作用，同時(shí)也要求他們注重鋪路搭橋，讓各類青年人才綻放精彩。

從2021年年底到2025年年初，“溟淵計(jì)劃”執(zhí)行僅用3年時(shí)間，肖湘帶領(lǐng)的這支隊(duì)伍核心成員平均年齡不超過(guò)40歲。他們的身影出現(xiàn)在馬里亞納海溝、珠峰登山大本營(yíng)、南海冷泉、青藏高原熱泉等科考一線，他們也將數(shù)次科考經(jīng)歷的成果一點(diǎn)一點(diǎn)帶回校園。

“溟淵計(jì)劃”還發(fā)揮了在上海交大校園的“育人功能”。

“雖然站在講臺(tái)上的是我一個(gè)人，但我背后有無(wú)數(shù)中國(guó)科學(xué)家的探索故事，他們冰里來(lái)火里去，‘寧冒風(fēng)險(xiǎn)，不當(dāng)逃兵’，我非常希望學(xué)生能了解這些，和我們一起加入科學(xué)探索團(tuán)隊(duì)?！睆囊幻胀ǖ膶W(xué)生，到懷著科研夢(mèng)想加盟交大的“青椒”，再到全國(guó)高校青年教師教學(xué)競(jìng)賽冠軍，團(tuán)隊(duì)成員、上海交通大學(xué)青年教師趙維殳在科考實(shí)踐中不斷打開(kāi)視野，同時(shí)注重將學(xué)術(shù)水平轉(zhuǎn)化成教學(xué)能力，她的《極端生物學(xué)》課程吸引了眾多學(xué)子，其中不乏立志科研的優(yōu)秀學(xué)生。

當(dāng)引人、用人、育人成為可持續(xù)的“閉環(huán)”，不僅能夠撬動(dòng)“真問(wèn)題”的不斷突破，也能培育出適合青年科學(xué)家成長(zhǎng)成才的沃土。

記者注意到，上海交大為選拔支持優(yōu)秀青年科學(xué)家“提出真問(wèn)題、真解決問(wèn)題”，還統(tǒng)籌整合校內(nèi)自主經(jīng)費(fèi)設(shè)立“交大2030”自主創(chuàng)新計(jì)劃，通過(guò)自主培育前瞻布局，長(zhǎng)期支持一批青年科學(xué)家開(kāi)展持續(xù)原創(chuàng)探索，培養(yǎng)一批又一批有理想、有潛質(zhì)的后備人才。越來(lái)越多青年科學(xué)家進(jìn)入高水平研究實(shí)驗(yàn)室和團(tuán)隊(duì)開(kāi)展科研實(shí)踐，在“有組織的自由探索”中結(jié)出“真理的碩果”。

2024年，上海交大以第一作者或通訊作者單位在CNS（國(guó)際高水平期刊《細(xì)胞》《自然》《科學(xué)》3個(gè)刊物名稱首字母的縮寫(xiě)）發(fā)文33篇，其中以第一署名單位發(fā)表研究型文章（Article）16篇，位居全國(guó)高校前列。2025年，上海交通大學(xué)CNS發(fā)刊同樣接連不斷：倪俊團(tuán)隊(duì)為人工多酶復(fù)合體提供理性設(shè)計(jì)工具，作為交大“開(kāi)年頂刊”登上《細(xì)胞》；毛亞飛團(tuán)隊(duì)揭秘人類“近親”獼猴屬的遺傳密碼；崔勇團(tuán)隊(duì)提出新的材料合成策略——2個(gè)成果相繼登上《自然》。

如今，4篇文章同時(shí)登上《細(xì)胞》，中國(guó)深海生命研究再次引發(fā)關(guān)注。

肖湘的課，在上海交通大學(xué)頗受歡迎，他每次都會(huì)把“溟淵計(jì)劃”中各種“奇奇怪怪”的探索成果帶上講臺(tái)，以期吸引更多人，讓未來(lái)的研究“后有來(lái)者”。

來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)