科技日报记者 罗云鹏
日前，由上海交通大学、中国科学院深海科学与工程研究所和华大集团等共同发起的马里亚纳海沟环境与生态研究计划（MEER计划）二期研究成果，以专辑形式正式发表于国际期刊《细胞·宿主与微生物》，包括1篇观点文章和3篇研究论文。这是继2025年MEER首期成果以封面专辑发表于《细胞》之后，该计划深耕不辍交出的新续篇。
研究团队首次从“高压激发”假说、蛋白质水平活跃网络、全球深海基因资源图谱与蛋白结构、地形调控碳循环格局等维度，系统揭示了万米深渊中隐藏的微生物“绿洲”，将深渊研究从生态图景描绘推进至原理解析与资源挖掘的新阶段，标志着我国深渊生命科学研究持续国际领跑。
提出“深渊高压激发”新理论与“共适应”机制
水深超过6000米的深渊是地球最深处最极端的环境，一度被视为“生命禁区”。依托“奋斗者”号全海深载人潜水器，MEER计划一期阐明了深渊生态系统的生命适应策略与物种组成，描绘了首个海洋最深生态系统图。
在此基础上，二期研究实现多项技术革新，通过团队原创的核酸-蛋白共提取与共分析技术，攻克了极端环境微生物研究生物量低、提取成功率低、活性鉴定难等关键难题。
观点文章系统提出了两项科学假说，为解释深渊中远超预期的微生物生物量、多样性和代谢活性提供了全新理论框架。
研究指出，超过60 MPa的深渊超高压并非单纯抑制生命，而是通过诱导活性氧产生，推动惰性有机物的氧化分解并加速微生物的适应性进化，从而在万米海底形成看不见的微生物“绿洲”。
文章还揭示，以维持活性氧稳态为核心的抗氧化策略，是深渊、珠峰、抗辐射微生物乃至耐旱植物共同选择的“共适应”机制。
该观点突破了极端环境研究中“环境抑制-生存抗性”的经典对抗视角，转而形成“极端环境可能也是激发要素”的新视角，为重新认识地球极端生命格局和探寻地外生命奠定了新的理论坐标。
揭示万米深渊中的微生物“绿洲”
第一篇研究论文首次实现深渊微生物与病毒的宏蛋白质组全景分析，解码了海洋最深水体中的活跃生命网络。
团队利用自主建立的核酸-蛋白共提取共分析技术，构建了包含13.5万余个非冗余活性蛋白的深渊特异性数据集（MEER-APD），其中超过95%的蛋白为深渊特有。
研究表明，深渊高压激发了微生物的特殊代谢模式，可大量利用难降解有机质，依靠硫代硫酸盐、重金属完成能量供给，拓展碳源和能源获取渠道，从而维持高度活跃的代谢。
同时，环境内温和与烈性两类病毒则以双重生态策略共同调控微生物群落，进而带来了与上层海洋截然不同的元素循环效应。
这一工作将深渊微生物研究从功能预测推进到原位活性综合验证，彻底更新了深渊是一片沉寂之地的传统认知。
第二篇研究论文进一步揭示了深渊活跃生态系统受地形影响形成了一直被忽视的微生物热点。
团队在马里亚纳海沟挑战者深渊的精细地形与沉积物分析中发现，地形指数对地球化学和微生物群落的解释力已超越水深。
凹陷地形在万米深处创造了此前未被识别的微生物“隐秘热点”，维持着高生物量、高多样性与高活性，并可能成为微生物从深渊向浅层海域双向扩散的中转站，改变了深渊作为“只进不出”沉积终点的传统观点。
团队开发的种群扩散追踪方法已经开源，为深海碳收支评估和大尺度生态预测提供了新工具。
第三篇研究论文从科学认知拓展至资源挖掘与应用转化。
团队整合了包括深渊在内的全球2138份深海宏基因组样本，构建了包含5.02亿条非冗余基因的深海基因目录（DSGC），并预测了240余万个代表性蛋白结构，构建了迄今为止全球最大的深海基因资源图谱和蛋白结构资源库。
研究发现，深海是独特的“进化引擎”，拥有更强的快速进化信号，同时蕴含392个全新结构域。
依托基因序列与蛋白结构协同筛选，研究团队挖掘出1308个深海特异解旋酶候选基因，并验证了多个具有实际应用潜力的解旋酶。
其中DSH9测序速度达到传统解旋酶的2.3倍。该工作为探索深海基因“暗物质”和推动生物技术创新提供了可复用的方法框架。
据悉，四篇成果有机贯通，从高压激发、活性验证、全球意义、资源挖掘四个维度，完整刻画了地球海洋最深处的微生物活动机制及其资源潜能，揭示了异常繁荣的深渊生态系统在全球物质循环中的潜在枢纽地位。
本次研究产生的深渊活性蛋白数据集、深海基因与蛋白结构图谱等，均纳入MEER计划持续构建的全球最大深渊生物数据库，并通过联合国“海洋十年”“科学十年”等大科学计划对国际科学界开放共享，为人类认识海洋最深处、开发深海资源宝库贡献中国智慧。
目前，深海基因集与蛋白结构集等研究数据已收录到极端微生物多组学数据库（ExMODE），并已在CNGBdb上线。
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