2025年3月6日，我校生態環境學院王堃教授團隊聯合中國科學院深海科學與工程研究所何舜平研究員團隊、張海濱研究員團隊在深海生物學領域的最新原創研究成果在《Cell》（《細胞》）期刊發表，我校博士研究生許文杰為共同第一作者。
深海，尤其是位于海平面6000米以下的深淵區域，一直以來被認為是生命難以生存的禁區。這里常年黑暗、寒冷，食物稀缺，靜水壓力極高。如此極端的環境幾乎讓人無法想象復雜生命能在此生存。然而，隨著深海探測技術的飛速發展，這一認知已被徹底顛覆。深淵帶不僅存在生命，它更孕育出了獨特而豐富的生態系統。探究這些生命如何適應如此嚴苛的環境，為理解生物演化、推動生物保護提供了寶貴的視角。
研究團隊此前以深淵區域的代表性物種——超深淵獅子魚為研究模型，深入探索了該物種在極端環境中的適應性遺傳機制。團隊分別于2019年在《Nature Ecology & Evolution》（《自然-生態與進化》）和2023年在《eLife》期刊上發表了相關研究論文，揭示了超深淵獅子魚的生存密碼，發現這群"深淵居民"在感官系統、晝夜節律及骨骼系統等方面均發生了重大適應性變化，并從細胞層次揭示了其應對高靜水壓力的遺傳基礎。然而，由于研究集中于單一物種，關于脊椎動物在深海環境中適應性的全面理解仍有所欠缺。
11種深海魚類的采樣信息和形態特征
為填補這一空白，團隊與中國科學院深海科學與工程研究所展開聯合研究，經過多次深海巡航，采集了來自深海不同區域的11種魚類樣本。通過對這些樣本的基因組數據進行深入分析，研究團隊構建了深海魚類的"生命進化樹"，揭示了脊椎動物征服深淵的歷程。結果顯示，少數類群的深海魚類在1億年前便開始適應深海環境，而大多數現存的深海魚類則是在6500萬年前的大滅絕事件后才進入深海區域。進一步的研究發現深海魚類展現出較低的突變速率，并且與DNA修復及細胞膜功能維持相關的自然選擇信號，同時對深海黑暗環境的也發生了不同層次的適應性改變。
同時，研究團隊進一步探討了脊椎動物應對高壓環境的分子機制。此前，能夠在高壓下穩定蛋白質結構的氧化三甲胺（TMAO）被認為是脊椎動物適應深海高壓環境的“抗壓神器”。團隊通過測定不同深度魚類肌肉組織中的TMAO含量，發現生存深度0-6000米的魚類，TMAO含量隨著深度增加而升高，但在6000米以下的深海魚類則未出現這一趨勢。這表明，TMAO并不能單獨解釋所有深海魚類在高壓下的適應機制，可能存在著更精妙的分子機制。
更為突破性的發現是，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（Q550L），實驗表明此變突影響了轉錄效率，揭示了這一基因在適應高壓環境中的潛在作用。這一發現為揭示深海生物壓力適應的分子機制開辟了新的研究方向。
此外，團隊還發現，來自馬里亞納海溝和菲律賓海溝的超深淵獅子魚，其肝臟組織中含有極高水平的多氯聯苯（PCBs），這是一種常見的人工合成污染物。這一發現警示我們，人類活動已對深海脊椎動物產生了深遠的影響，甚至在地球最深的海溝中亦難以逃脫污染的侵襲。
這些研究成果不僅展示了深海魚類如何適應極端環境的關鍵機制，也為我們提供了深入理解脊椎動物如何突破高壓生存禁區的寶貴視角。這一發現無疑為未來生物學、生態學以及深海保護研究開辟了新的前沿領域。
當我們在萬米深淵發現生命的奇跡，也看到了環境保護的緊迫。這項跨越學科邊界的研究，正在重新定義人類對生命韌性的認知。或許正如團隊成員所言："這些深海精靈教會我們——生命的可能性，永遠比想象中更遼闊。"
原文信息：
題目:Evolution and genetic adaptation of fishes to the deep sea
鏈接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00031-5
(文字：王堃；審核： 邱強、馬西平)
