深海獅子魚照片。西北工業(yè)大學供圖

深海獅子魚骨骼結(jié)構(gòu)圖。西北工業(yè)大學供圖

或許你并不了解：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——“海斗深淵”。這里終年無光、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(huán)境也非常獨特，對于常規(guī)生命來說，這里是地獄一般的禁區(qū)。

然而，大自然的神奇依然在這里顯現(xiàn)出它的無處不在——事實上，在這樣的“地獄禁區(qū)”，研究人員仍然發(fā)現(xiàn)了數(shù)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，處于超深淵食物鏈的頂端，可承受700千克力/平方厘米的壓力。

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(yè)大學與中國科學院攜手，對生活在馬里亞納海溝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(fā)現(xiàn)：在不到2000萬年的時間里，為適應超深淵環(huán)境，獅子魚產(chǎn)生了奇妙的形態(tài)變化。它們在皮膚、骨骼和細胞等方面經(jīng)歷了脫胎換骨的演變，以承受深海環(huán)境的巨大壓力和其他挑戰(zhàn)。在大數(shù)據(jù)分析的基礎上，研究人員還揭示出適應超深淵的遺傳基礎，并由之解析了脊椎動物適應深海極端環(huán)境的機制。

“這些成果的取得，標志著我國深海工程與科學研究取得重要進展?！睋?jù)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，從馬里亞納海溝約7000米深的多個地點捕捉到的。

這一研究成果，被最新在線發(fā)表于英國自然雜志子刊《Nature Ecology & Evolution》（《自然-生態(tài)與演化》），題為“Morphology and genome of a snailfish from the Mariana Trench provide insights into deep-sea adaptation”（《馬里亞納海溝獅子魚的形態(tài)與基因組解析及其深海適應機制》）。西工大生態(tài)與環(huán)境保護研究中心青年教師王堃為第一作者，中國科學院深?？茖W與工程研究所和水生生物所何舜平研究員與西工大生態(tài)與環(huán)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，這里的能量來源通常只有兩種?！蓖鯃腋嬖V記者：一種，是地殼運動帶來的能量，它們會形成熱液冷泉區(qū)；另一種，則是海洋上層的生物死亡以后飄落的遺體，凄美壯麗的“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(fā)現(xiàn)：其胃部有近100個完整的甲殼類生物?！斑@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(huán)境?！辈粌H如此，超深淵獅子魚的生育周期也大大延長，以使其更好地在惡劣的環(huán)境下生存繁衍。

在環(huán)境的作用下，物種的演變常常令人驚嘆：由于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(fā)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(huán)境對普通的骨骼也是致命的?！蓖鯃艺f，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(diào)控骨骼鈣化和發(fā)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?！?/p>

研究人員還發(fā)現(xiàn)，不飽和脂肪酸合成的相關基因在深海魚中出現(xiàn)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(zhì)穩(wěn)定性相關的基因也發(fā)生了特異性改變，以防止蛋白質(zhì)在高壓下出現(xiàn)錯誤的折疊?！斑@些從內(nèi)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，有助于闡明物種對于深海極端環(huán)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(xiàn)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(tài)圈的生物演化過程進行進一步探索?！蓖鯃彝嘎叮哼€將與學校其他單位進行合作與交叉，從仿生學角度開發(fā)耐高壓和生物自發(fā)光材料。

（趙媛媛  孫海華）