6000米以下的深海被稱作海斗深淵。這里終年無光、缺乏氧氣、有上千倍的海水壓力，化學(xué)環(huán)境也非常獨特，是常規(guī)生命形式的禁區(qū)。但其實這里生活著豐富的生物，獅子魚就是其中最有代表性的一種。它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。

西北工業(yè)大學(xué)與中國科學(xué)院聯(lián)合攻關(guān)，對生活在馬里亞納海溝7000米以下的獅子魚開展了多方面深入研究，厘清其分類地位。首次發(fā)現(xiàn)了獅子魚為適應(yīng)超深淵而產(chǎn)生的形態(tài)變化，并在多組學(xué)大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上揭示了適應(yīng)超深淵的遺傳基礎(chǔ)，解析了脊椎動物適應(yīng)深海極端環(huán)境的機制，標志著我國深海工程與科學(xué)研究取得重要進展。

該研究涉及的超深淵獅子魚樣本于2016年底和2017年初由我國科學(xué)考察船“探索一號”通過“天涯”和“海角”號深淵著陸器獲得。4月15日，該研究結(jié)果在線發(fā)表于英國自然雜志子刊《自然-生態(tài)與演化》。

在海洋底部，陽光無法進入，這里的能量來源只有兩種，一種是地殼運動帶來的能量形成熱液冷泉區(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)其胃部有近百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(yīng)對食物匱乏的外界環(huán)境。

超深淵獅子魚的生育周期也大大延長，使其更好在惡劣的環(huán)境下生存繁衍。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(guān)基因發(fā)生了大量丟失，這使得它通體透明，并且視覺缺失，對可見光不再有反應(yīng)。

高壓環(huán)境對普通的骨骼是致命的，超深淵獅子魚中一個與骨骼鈣化相關(guān)的基因發(fā)生了假基因化，使得其骨骼變得非常薄且具有彎曲能力，頭骨變得不完整。

研究人員還發(fā)現(xiàn)不飽和脂肪酸合成的相關(guān)基因在深海魚中出現(xiàn)了擴張，使其能夠保證在高壓和低溫下的細胞膜流動性。此外，與蛋白質(zhì)穩(wěn)定性相關(guān)的基因發(fā)生了特異性的改變，這能夠防止蛋白質(zhì)在高壓下出現(xiàn)錯誤的折疊。這些從內(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。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(yīng)，為進一步的深海探索提供了線索。

在這一研究基礎(chǔ)上，生態(tài)與環(huán)境保護研究中心的科研團隊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的探索，并與校內(nèi)其他單位進行合作與交叉，從仿生學(xué)角度開發(fā)耐高壓和生物自發(fā)光材料。

文/西北工業(yè)大學(xué)