這些魚，為何能生活在深海海底
寧若楊
2025年04月10日 01:39
徐涵
《光明日?qǐng)?bào)》（ 2025年03月13日 16版）萬米深海，一度被認(rèn)為是脊椎動(dòng)物生存的禁區(qū)。但科研人員在馬里亞納海溝等深海，都發(fā)現(xiàn)有深海魚類，例如獅子魚的蹤跡。那么，它們何時(shí)進(jìn)入深海？又是怎么生存下來的呢？
日前，由中國(guó)科學(xué)院全球深淵研究團(tuán)隊(duì)研究員何舜平主導(dǎo)，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所、水生生物研究所以及西北工業(yè)大學(xué)等單位科研人員，在中國(guó)科學(xué)院“全球深淵深潛探索計(jì)劃”的支持下，基于我國(guó)自主深潛技術(shù)獲取的深海和深淵魚類樣本庫(kù)，首次實(shí)現(xiàn)了從基因到生態(tài)系統(tǒng)層面的多維度突破，解答了這些問題。
研究使用“探索一號(hào)”和“探索二號(hào)”科考船，我國(guó)自主研制的4500米級(jí)載人潛水器“深海勇士”號(hào)、全海深載人潛水器“奮斗者”號(hào)以及全海深著陸器“原位實(shí)驗(yàn)”號(hào)、“天涯”號(hào)等裝備，通過對(duì)馬里亞納海溝、雅浦海溝、蒂阿曼蒂那深淵、瓦萊比-熱恩斯深淵、西南印度洋熱液、菲律賓海盆及南海等系列科考航次，覆蓋幾乎整個(gè)深海魚類棲息深度范圍（1218米至7730米）的科學(xué)考察，獲得6大典型深海魚類類群、共11種深海魚樣本，其中6種生活在超深淵帶（>6000米）。
由此，研究者構(gòu)建了深海魚類“生命進(jìn)化樹”，揭示了脊椎動(dòng)物征服深淵的歷程——大多數(shù)現(xiàn)存的深海魚類約在6500萬年前的大滅絕事件后，進(jìn)入深海區(qū)域；而少數(shù)更古老的深海魚類類群，在1億年前便已開始適應(yīng)深海環(huán)境，并可能在連續(xù)的大滅絕事件中存活。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，深海魚類基因組展現(xiàn)出較低的突變速率和較高的重復(fù)序列比例，并對(duì)深海黑暗環(huán)境表現(xiàn)出不同層次的適應(yīng)性變化。
研究者探討了脊椎動(dòng)物應(yīng)對(duì)高壓環(huán)境的分子機(jī)制。此前，能夠在高壓下穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的氧化三甲胺，被認(rèn)為是脊椎動(dòng)物適應(yīng)深海高壓環(huán)境的“抗壓神器”。而且，隨深度增加，魚體內(nèi)氧化三甲胺含量呈線性增加。這次研究卻發(fā)現(xiàn)，生存深度0至6000米的魚類氧化三甲胺含量隨深度增加而升高，但在6000米以下的深海魚類卻未出現(xiàn)這一趨勢(shì)。這表明，氧化三甲胺不能單獨(dú)解釋所有深海魚類在高壓下的適應(yīng)機(jī)制，可能存在著更精妙的分子機(jī)制。
更重要的是，所有生存深度在3000米以下的深海魚類均存在一種高度保守的rtf1基因突變。體外實(shí)驗(yàn)表明，該突變顯著影響轉(zhuǎn)錄效率，提示了轉(zhuǎn)錄調(diào)控在深海高壓適應(yīng)中的潛在作用。這為揭示深海生物壓力適應(yīng)的分子機(jī)制開辟了新的研究方向。
同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，馬里亞納海溝和菲律賓海溝的超深淵獅子魚的肝臟組織富集了極高水平的多氯聯(lián)苯。多氯聯(lián)苯是常見的人工合成有機(jī)污染物。這一發(fā)現(xiàn)警示我們，人類活動(dòng)已經(jīng)對(duì)地球最深處的生物產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。
研究者還對(duì)幾種典型的深海魚類的特異性的適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，不同類群深海魚類“各顯身手”，對(duì)深海極端環(huán)境均展現(xiàn)出獨(dú)特的適應(yīng)機(jī)制。研究還對(duì)魚類肌肉組織多種代謝物如脂肪酸、氨基酸及重金屬污染物和蛋白質(zhì)組進(jìn)行全面檢測(cè)。同時(shí)，不同超深淵海溝深淵獅子魚群體遺傳分析發(fā)現(xiàn)，深海洋流可能是深淵魚類跨海溝基因交流的推動(dòng)力。
（作者：徐涵，系中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所博士后）