突破深海7000米“地獄禁區” 獅子魚身體結構很神奇

或許你並不了解：從廣闊無邊的海平面向下、向下、再向下……那片深度達6000米以下的深海水域，有著一個令人心悸的名稱——“海鬥深淵”。這裡終年無光、溫度低寒、缺乏氧氣、食物資源匱乏，有著巨大的海水壓力，化學環境也非常獨特，對於常規生命來説，這裡是地獄一般的禁區。

然而，大自然的神奇依然在這裡顯現出它的無處不在——事實上，在這樣的“地獄禁區”，研究人員仍然發現了數百種物種，獅子魚就是其中最有代表性的一種。在這片特殊的深海水域，它有著“高高在上”的地位，處於超深淵食物鏈的頂端，可承受700千克力/平方釐米的壓力。

4月15日，一項具有代表性意義的研究成果面世，就與這一神奇物種相關——西北工業大學與中國科學院攜手，對生活在馬裡亞納海溝7000米以下的獅子魚開展了多方面的研究，研究成果令人振奮。

科學家們發現：在不到2000萬年的時間裏，為適應超深淵環境，獅子魚産生了奇妙的形態變化。它們在皮膚、骨骼和細胞等方面經歷了脫胎換骨的演變，以承受深海環境的巨大壓力和其他挑戰。在大數據分析的基礎上，研究人員還揭示出適應超深淵的遺傳基礎，並由之解析了脊椎動物適應深海極端環境的機制。

“這些成果的取得，標誌著我國深海工程與科學研究取得重要進展。”據課題組成員介紹，這一研究中涉及的超深淵獅子魚樣本，是在2016年年底和2017年年初，由我國科學考察船“探索一號”通過“天涯”和“海角”號深淵著陸器，從馬裡亞納海溝約7000米深的多個地點捕捉到的。

這一研究成果，被最新在線發表于英國自然雜誌子刊《Nature Ecology &Evolution》(《自然-生態與演化》)，題為“Morphology and genome of a snailfish from the Mariana Trench provide insights into deep-sea adaptation”(《馬裡亞納海溝獅子魚的形態與基因組解析及其深海適應機制》)。西工大生態與環境保護研究中心青年教師王堃為第一作者，中國科學院深海科學與工程研究所和水生生物所何舜平研究員與西工大生態與環境保護研究中心邱強、王文教授為論文共同通訊作者。

“在海洋底部，陽光無法進入，這裡的能量來源通常只有兩種。”王堃告訴記者：一種，是地殼運動帶來的能量，它們會形成熱液冷泉區；另一種，則是海洋上層的生物死亡以後飄落的遺體，淒美壯麗的“鯨落”即屬此類。

通過對一尾超深淵獅子魚的解剖，研究人員發現：其胃部有近100個完整的甲殼類生物。“這可能意味著，它們需要像駱駝一樣長久地儲存食物，從而更好地應對食物匱乏的外界環境。”不僅如此，超深淵獅子魚的生育週期也大大延長，以使其更好地在惡劣的環境下生存繁衍。

在環境的作用下，物種的演變常常令人驚嘆：由於長期生存于黑暗的海底，超深淵獅子魚的皮膚色素和視覺相關基因發生了大量丟失，這使得它看起來通體透明，而且視覺缺失，對可見光不再有反應。

“高壓環境對普通的骨骼也是致命的。”王堃説，超深淵獅子魚中一個與骨骼鈣化相關的基因——骨鈣蛋白被截短了，而骨鈣蛋白調控骨骼鈣化和發育，“這可能使得它的骨骼變得非常薄，而且具有彎曲能力，頭骨變的不再完整。”

研究人員還發現，不飽和脂肪酸合成的相關基因在深海魚中出現了擴張，這使得在高壓和低溫下，此類生物能夠保證它們的細胞膜流動性。

此外，與蛋白質穩定性相關的基因也發生了特異性改變，以防止蛋白質在高壓下出現錯誤的折疊。“這些從內到外的改變，共同保證了超深淵獅子魚能夠以肉體之軀，承受海洋底部的極端壓力”。

海洋是地球生命的起源地，更蘊藏著無窮的生物演化可能性。在王堃看來：深海獅子魚基因組的解析，有助於闡明物種對於深海極端環境所做出的演化適應，為進一步的深海探索提供了線索。

“目前，科研團隊在現有研究基礎上，通過獲取其他深海生物樣本，正在對深海生態圈的生物演化過程進行進一步探索。”王堃透露：還將與學校其他單位進行合作與交叉，從倣生學角度開發耐高壓和生物自發光材料。（趙媛媛  孫海華 ）