马里亚纳海沟7000米美图来袭！我科学家揭示超深渊狮子鱼的承压之谜

▲超深渊狮子鱼样本

记者近日获悉，西北工业大学与中国科学院联合攻关，对生活在马里亚纳海沟7000米以下的狮子鱼进行了多方面深入研究，首次发现了狮子鱼为适应超深渊而产生的形态变化，并在多组学大数据分析的基础上，揭示了其适应超深渊的遗传基础，解析了脊椎动物适应深海极端环境的机制，标志着我国深海工程与科学研究取得重要进展。

这一研究成果4月15日在线发表于英国《自然》杂志子刊《Nature Ecology & Evolution》（《自然-生态与演化》）。

西北工业大学生态与环境保护研究中心青年教师王堃为第一作者，中国科学院深海科学与工程研究所和水生生物所研究员何舜平，西北工业大学生态与环境保护研究中心邱强、王文教授为论文共同通讯作者。

6000米以下的深海被称作“海斗深渊”、“超深渊区”，是地球上环境最恶劣的区域之一。这里终年无光、缺乏氧气、有上千倍的海水压力，化学环境也非常独特，是常规生命形式的禁区。但这里生活着丰富的生物，研究人员在这里发现了数百种物种，狮子鱼就是其中最有代表性的一种。它处于超深渊食物链的顶端，可承受700千克/平方厘米的压力。

据了解，这项研究涉及的超深渊狮子鱼样本，是2016年底和2017年初由我国科学考察船“探索一号”通过“天涯”和“海角”号深渊着陆器获得的。

▲“探索一号”：载人潜水器母船及深海科考通用平台

▲ 我国自主研发的“天涯”号无人深渊着陆器

在海洋底部，阳光无法进入，这里的能量来源只有两种，一种是地壳运动带来的能量形成热液冷泉区，另一种则是海洋上层的生物死亡以后飘落的遗体，凄美壮丽的“鲸落”（即鲸死后沉入海底现象）即属此类。研究人员通过对一尾超深渊狮子鱼的解剖，发现其胃部有近百个完整的甲壳类生物，这可能意味着它们需要像骆驼一样长久的储存食物，从而更好的应对食物匮乏的外界环境。超深渊狮子鱼的生育周期也大大延长，使其更好在恶劣的环境下生存繁衍。

研究人员发现，生活在超深渊区的这种钝口拟狮子鱼表现出对深海环境的多种适应，包括透明的皮肤、巨大的胃、较纤细的肌肉、轻微骨化的骨骼和不完全封闭的颅骨。

▲海平面7000米以下的深海狮子鱼照片

长期生存于黑暗的海底，超深渊狮子鱼的皮肤色素和视觉相关基因发生了大量丢失，这使得它通体透明，并且视觉缺失，对可见光不再有反应。高压环境对普通的骨骼是致命的，超深渊狮子鱼中一个与骨骼钙化相关的基因发生了假基因化，使得其骨骼变得非常薄且具有弯曲能力，头骨变得不完整。

研究人员还发现不饱和脂肪酸合成的相关基因在深海鱼中出现了扩张，使其能够保证在高压和低温下的细胞膜流动性。此外，与蛋白质稳定性相关的基因发生了特异性的改变，这能够防止蛋白质在高压下出现错误的折叠。这些改变共同保证了超深渊狮子鱼能够以肉体之躯承受海洋底部的极端压力。科研团队首次揭示了狮子鱼为适应超深渊而产生的形态变化，解析了脊椎动物适应深海极端环境的机制。

他们发现钝口拟狮子鱼骨钙蛋白被截短了，而骨钙蛋白可以调控组织矿化和骨骼发育。这可能是狮子鱼产生不同寻常的颅骨和柔软骨骼的原因。此外，由于生活在黑暗环境中，钝口拟狮子鱼丧失了若干光感受器基因，导致其在有光环境下视线较差。这种鱼体内使细胞膜更具流动性的基因具有多个拷贝，这可能有助于细胞在深海极端高压环境下正常作用。

▲狮子鱼骨钙蛋白被截短了，其不同寻常的颅骨和柔软骨骼

论文第一作者王堃表示，深海狮子鱼基因组的解析有助于阐明物种对于深海极端环境所做出的演化适应，为进一步的深海探索提供了线索。在该研究基础上，西北工业大学生态与环境保护研究中心科研团队通过获取其它深海生物样本，正在对深海生态圈的生物演化过程进行进一步的探索，并与校内其它单位合作，从仿生学角度开发耐高压和生物自发光材料，有望为推动深海事业的发展提供新材料支持。

文：报驻陕记者韩 宏

图：西北工业大学供

编辑：韩 宏

责任编辑：叶志明

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