6月11日，“蛟龍號”完成2013年開展試驗性應用航次以來的第100潛。新華社記者 劉詩平攝

國家海洋局展示的深海生物標本。圖為綿鮒。本報記者 楊舒攝/光明圖片

國家海洋局展示的深海生物標本。圖為管棲蠕蟲。本報記者 楊舒攝/光明圖片

深海將不斷刷新人類對生物多樣性的研究認知

拳頭大小的海螺外殼上密布著綠色的茸毛、寸把長的小蝦身上找不到眼睛、餐盤大小的海膽卻沒有刺，看起來像個扁平的盤子、兩根像塑料管子一樣的蟲子卻有著200多歲的壽命……這不是科幻小說里想象的奇景，而是日前記者在國家海洋局新聞發布會上看到的真實生物標本。與人們熟知的海洋生物近似卻又不同，他們正是過去15年中我國科學家在全球大洋千米之下的深海中發現的奇異生物，其中50%以上來自“蛟龍號”載人潛水器的探索。

曾多次駕駛“蛟龍號”探秘深海的潛航員唐嘉陵慨嘆：“深海世界生長著千奇百怪的生物，比如說常見的海參，印象當中是黑色，帶一點刺，但是我們在海洋里面見過的，有粉紅色的，有紫色的，還有白色的和透明的。而長尾海參能達到一米……在深海，我們才是‘外來生物’。”

眾所周知，在千米以下的深海之中沒有光線，生物無法進行光合作用，且十分寒冷，一般溫度只有1℃~2℃。據推算，水深每增加10米，水壓就會增大1個大氣壓。在水深4000米的海底，一個成年人身上要承受上百噸的壓力。而在某些特殊區域，如海底熱液區的“黑煙囪”，噴發出的熱液溫度高達400℃，同時還含有對動物有毒的多種重金屬與硫化氫等成分。這樣的環境，怎會有生物生存？

“‘海洋600米以下就是無動物區’——在20世紀60年代，這是國際公認的觀點。后來人類才知道，自己的認識多么有限。”國家海洋局副局長孫書賢感嘆。

1977年，美國“阿爾文號”深潛器潛入加拉巴戈斯群島深海，在那里的深海熱液區發現了豐富的生物，顛覆了人類的認知。后來多年的探索顯示，在深海極端的環境下，生物在適應環境中獨立進化，已發現的如盲蝦、管狀蠕蟲等生物新種就已超過600個。同時，熱液區的一些微生物種群以劇毒硫化物等化合物為能量來源，有著獨特的生命機制。

“這里被看作是研究生命起源和演化的極佳場所。”國家海洋局第三研究所研究員邵宗澤介紹，“最早的生命怎么來的？又是如何演化的？這是地球科學、生命科學等領域十分關注的問題。如果能找到一個地球形成初期就已存在或者與之相似的環境就可能獲得相關的線索，深海熱液噴口正是這樣一個環境。‘蛟龍號’等調查手段的進步，讓中國科學家開始涉足這一國際前沿，過去15年，國內已發表深海微生物多樣性與微生物資源相關的SCI論文500多篇。但要描繪深海生命起源與演化的過程，還有很長的路要走。”

深海有很多動物新種等待被描述。“人類目前發現的大洋生物有23萬至26萬種，但國際上科學家預估的大洋生物有200多萬種，深海將不斷刷新人類對生物多樣性的研究認知。”邵宗澤表示。

深海微生物資源蘊含基因寶庫

“深海極端的環境造就了生物獨特的基因，這些基因功能可幫助深海生物耐高溫或耐低溫，有的則耐高壓、耐劇毒。因此，大洋深處也是一個天然的基因資源庫，將成為國家的戰略資源。”孫書賢說。

“能夠開發利用的才叫資源，像熱液盲蝦、貽貝等深海大生物，本著保護生物多樣性的原則，它們本身一般不被稱為資源。”邵宗澤介紹。目前調查研究的深海生物資源主要指的是深海微生物資源，包括細菌、真菌、古菌等。營養貧乏的深海環境造就了寡營養的海洋微生物，它們以精簡的基因組和特殊的代謝機制適應了極端的環境。隨著基因組測序等新技術的迅速發展，這些深海微生物以及深海動物所蘊含的特殊基因成了生命科學研究的寶庫。

深海水體、海底沉積物、深海動物體內等都含有各種各樣的深海微生物。“科學家對它們的了解還不多，對它們生命機制的認識也比較膚淺；在基因資源的開發利用方面更是片鱗只甲。但是，深海基因資源已經成為國際社會關注的熱點。”邵宗澤說。

發達國家在深海極端微生物研究與資源開發方面起步早，在2000年之前遠遠領先于我國。“然而，經過十幾年的發展，我國深海生物資源探測與保藏取得‘后發先至’的顯著成效，徹底改變了中國在國際海底基因資源研發領域的狀況。”孫書賢介紹，多年的深海探索使我國已獲得大量深海微生物資源，分離了近10000株微生物，依托國家海洋局第三研究所建立了第一個深海菌種庫，目前庫藏海洋微生物2.2萬株，涵蓋3400多個種，達到國際領先水平；并完成了100多個海洋微生物新物種分類與系統進化研究，使我國成為深海微生物新物種發現與分類的重要力量，同時構建了國內第一個深海微生物代謝物庫與信息庫。

一個新物種或將帶動一個產業

除了科學研究的高度價值，對產業開發的現實需求，深海生物資源同樣蘊藏著巨大的應用開發潛力。

一些微生物代謝物具有抗病毒甚至抗腫瘤活性。邵宗澤介紹，我國科學家從深海微生物發酵提取物中發現了具有抗流感病毒的活性新結構化合物，已獲得發明專利并將進入成藥性評價。同時，科研人員在深海細菌中發現了兩種全新抗菌肽，其中含有罕見氨基酸，并具有顯著的抗腫瘤活性，“從中可以看到從深海極端環境微生物中發現全新抗癌小分子的巨大研究潛力”。

深海微生物資源還為石油降解、環境修復等開啟了新路。據了解，在石油污染環境修復技術中，微生物修復法成本低，對環境影響小。我國科研人員對海洋微生物進行富集、初篩、復篩，最終篩選出的石油高效降解菌株，能有效治理石油污染。2015年12月到2017年6月，已成功應用于廈門觀音山海域石油污染沙灘的生物修復工程。而海底熱液區的“吃硫”微生物可用于生物冶金技術等，這些微生物更耐受高溫和高壓、耐重金屬。

對于農業生產和水產養殖，深海微生物制劑可降低化學農藥與抗生素的使用量，健康安全，又可提高產量。目前已開發出的多款微生態制劑如海藻寡糖產品等，包括果蔬保鮮劑、生物肥料、益生菌劑等，已在全國多地測試、應用。

邵宗澤透露，目前，我國已經完成4000多株微生物資源在海洋藥物、生物農藥、環境保護、生物技術、工業酶應用等方面的潛力評估，申請國際國內發明專利200多項。“一株菌、一個化合物、一個酶或許就能形成一個產業，可見深海生物資源的潛力”。

“全球1000米以深的海域占地球表面60%以上，但我們對深海的探索還僅僅只有5%，仍處在‘進入深海’的階段，還有95%的海洋不為人知。”孫書賢說，“然而從目前的探索成果來看，深海蘊含著一個巨大的生物資源庫，未來可能會對人類的生產生活產生極大的影響，這將不斷給人類帶來驚喜，等待著我們的探索、開發和利用。”