2025-08-21 12:00:36
你能想象吗？于酷寒、高压的万米海沟深处，有一片繁荣的生命群落：密集的管虫舒展着血红色的触手，双壳类软体动物于海底沉积物上栖息，无数微生物缭绕着它们形成繁杂的生态体系。尤为惊人的是，支撑这片繁荣的能源并不是阳光，而是来自地球深处的化学反映。 中国科学院深海科学与工程研究所（如下简称深海所）研究员彭晓彤领衔的国际互助团队，于西北承平洋的千岛-堪察加海沟及阿留申海沟深处——间隔海面9533米的深渊中，发明了有记载以来最深的化能合成生态体系。近日，相干研究结果以论文与简报情势发表在《天然》。 深渊中的“自养王国” 于地形上，深渊是海底的凹陷区域，深度于6000米至近11000米之间，形成在板块俯冲作用。持久以来，理论认为化能合成群落于三木SEO-海沟中可能广泛存于，但现实发明的却百里挑一。 “简朴来讲，化能合成生物群落就是‘化学能驱动的生物群落’。”彭晓彤于接管《中国科学报》采访时注释说，植物依赖光互助用合成有机物是一种自养方式，而深海里的化能生命则开启了另外一条自养路径，使用海底流体中的化学物资举行化学反映获取能量，将二氧化碳等无机物转化为有机物，从而维持自身的生命勾当，并撑持整个生态群落的运转。 彭晓彤暗示，于这个历程中，深渊微生物就像“隐形工场”：一方面，连续降解沉积物中的有机质，并合成甲烷支撑化能合成生命；另外一方面，甲烷于微生物的作用下再次被氧化，这一历程陪同硫酸根的还有原，并孕育发生硫化氢。硫化氢的氧化历程能为这些深渊化能合成生命提供能量来历。这一历程可谓“暗中出产力”，于酷寒、无光的深渊海底支撑起生命绿洲。 据先容，这种怪异的化能合成生物群落，凡是与海底热液、冷泉等流体勾当慎密相干。20世纪70年月，科学家于东承平洋加拉帕戈斯洋脊的海底热液生态体系中发明此类生命体系后，于地球及生命科学范畴掀起研究热潮，由于它倾覆了人类对于生命存于情势的认知。 然而，科学家发明的化能合成生物群落年夜可能是零星漫衍的，且重要漫衍于洋中脊、年夜陆坡及弧后盆地等区域。 此刻，深海所的科学家与互助者初次于深渊极限深度中发明了年夜范围的化能合成群落，险些笼罩了整个北承平洋的深海俯冲带，于海沟中连绵跨越2500千米。这些群落以深海管状蠕虫及蛤类等双壳类软体动物为主，由富含硫化氢、甲烷的流体支撑。“俯冲挠曲形成的正断层为流体提供了运移通道，源源不停地向这些化能生物提供甲烷及硫化氢。”深海所副研究员高金尉说。 深海所副研究员高兆明暗示，更使人欣喜的是，研究成果开端显示，深海管状蠕虫区分在高度依靠硫氧化细菌的深海种，其体内的甲烷氧化型共生菌据有很年夜比重；而深渊双壳贝类中有新颖的硝化型细菌。 “这是一个庞大发明，使人高兴！”美国加利福尼亚年夜学圣迭戈分校的海洋生态及生物学家Lisa Levin认为，这项研究冲破了此前关在化能合成生命保存极限的认知，展现了深渊化能生物代谢路子及深渊顺应机制的怪异性，并唆使深渊冷泉流系统统的繁杂性，为将来研究奠基了基础。 不测之喜 “此次发明始在一次规划外的潜次，有点‘不测之喜’。”深海所研究员杜梦然告诉《中国科学报》。 2024年八玄月，“摸索一号”科考船载着“奋斗者”号深潜器，于西北承平洋履行航次使命。一次，当“奋斗者”号于堪察加海沟最深点的潜次使命靠近竣事时，杜梦然及下潜的队员决议“绕个路”，到上覆板块的坡上做差别地貌单位生物群落的对于比。 出乎意料的是，他们看到了“像草同样密集生长”的管虫。其时，他们的第一反映是思疑：管虫是冷泉情况的产品，而传统冷泉多于年夜陆架边沿发育，深渊怎么会有？更希奇的是，他们没有于这里不雅察到于其他冷泉区常见的气泡喷逸。 厥后，联合热力学阐发，他们才确认这是一种全新的“静默冷泉”，差别在年夜陆边沿海疆会“冒气泡”的冷泉。彭晓彤注释说，因为极高静水压力的缘故原由，深渊冷泉甲烷要末以固态自然气水合物情势存于在沉积物中，要末以液态或者消融态情势存于在沉积物间隙水或者海水中，于潜水器内用肉眼是不雅察不到闹热热烈繁华、跳跃的气泡的，从而组成了别具一格的“静默冷泉”。 于深渊找到勾当的流体及化能生命，是深渊科学家追寻的一个胡想。那次“不测”让科考职员意想到发明的主要性。他们紧迫调解后续20屡次潜次规划，聚焦在冷泉与化能生命群落范围的查询拜访。 其时，北半球仍处在夏日，但高纬度地域气温、水温低，功课海疆年夜雾频发，能见度极低，船主操船时甚至看不见船尾，潜器投放及收受接管难度极年夜。只管云云，运维及下潜团队仍然紧密亲密共同，经由过程一次次下潜完成拼图，确定化能合成群落于海沟中漫衍规模跨越2500千米。 海底富厚的生物群落“激活”了科考队员的想象力，每个潜次，看到纷歧样的生态群落景不雅，他们就为其起一个昵称：“腊梅园”“棉花田”“蛤蜊床”“蓝池沼”…… “你看，像草同样生长的是棕色化能管虫，它们结尾会生出血红色的触手。这些触手上面的‘小白点儿’是小白螺，它们不是化能生物，而是趴于管虫外貌依赖它表层的有机质保存。”杜梦然指着“奋斗者”号于“腊梅园”拍摄的一张照片告诉记者。 “国际互助于此历程中至关主要。”彭晓彤说，恰是患上益在国际互助团队的跨学科配景，才能发明这一征象。同时，从去年年中取患上发明到年末论文投稿用时仅半年，需要于短期内整合多学科数据，靠的是顶层设计及多个国际团队分工协作、高效推进。 刷新深渊碳轮回认知 国际科学界认为，这项研究不仅倾覆了过往人们关在极度深度生命潜力的传统认知，也倾覆了人们对于深海碳轮回的认知。 “咱们的阐发显示，深渊冷泉甲烷的碳及氢同位素值很是负——唆使甲烷是微生物成因，是于微生物作用下由二氧化碳及氢气合成的。”杜梦然说，同时深渊中的甲烷储层可能封存了年夜量有机碳，并以自然气水合物的情势存于，形成为了“隐蔽的巨年夜碳库”，这同时挑战了深渊生态体系重要依靠表层海洋沉降的颗粒有机质及腐肉的传统不雅点。 深海所副研究员柳双权先容说，研究团队还有于深渊沉积物中发明了年夜量冰晶石，这类自生碳酸盐的形成多是深渊无机碳埋藏的主要路子之一。该发明拓展了对于深海无机碳贮存机制的熟悉，为深渊海沟碳汇研究提供了新标的目的。 研究者暗示，这些发明还有表示，化能合成生态体系于海沟中的漫衍可能比此前认为的广泛患上多。他们就此提出，于全世界组织活跃、富含有机质的海沟中可能存于着一条范围巨年夜的化能生命走廊。 “按照地质情况相似性推测，于全世界多条深渊海沟中均可能存于近似的化能生命群落。”彭晓彤说。 这项研究是由深海所牵头、结合10余国的科研机构配合倡议的“全世界深渊摸索规划”（GHEP）的一部门。“这项发明只是GHEP国际互助的最先。它更主要的意义于在提出了亟待回覆的新问题——化能生命走廊是否存于？于超高压、低温的深渊情况中，化能生命的共生微生物与宿主怎样彼此作用？是否存于新的代谢路子？深渊甲烷储库的范围毕竟有多年夜？深渊碳轮回于全世界碳轮回中的作用怎样？这些都值患上深切研究。”杜梦然说。 本年底，深海所的科学家将与互助者奔赴智利海沟，慢慢揭开这些问题的答案。（记者 冯丽妃） 相干论文信息： https://doi.org/10.1038/s41586-025-09317-z https://doi.org/10.1038/d41586-025-02380-6
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