问题:深渊海沟被认为是地球生命适应能力的极端边界。
高压、低温、长期能量匮乏等条件,使深渊成为生物多样性研究最具挑战的前沿之一。
长期以来,关于生命如何在极端环境中持续演化、形成稳定种群并维持生态功能,学界缺乏系统证据与可验证的遗传机制解释。
部分传统观点将深海视作生命演化的“终点站”,认为其环境约束会抑制创新与分化。
原因:这一认知缺口,既来自获取样本的难度,也源于研究方法的限制。
深渊采样成本高、样本稀缺且保存与解析要求严苛,单一层面的观察往往难以解释复杂适应。
近年来,多组学技术与生物信息学能力提升,为在基因组、转录组、微生物组等多维度上同步刻画适应过程创造条件,同时也使跨机构、跨学科协作成为必要路径。
在这一背景下,由西北工业大学生命科学与技术学院王堃教授团队牵头,联合中国科学院相关研究机构及青岛华大基因研究院等单位,面向深渊生命适应这一核心科学问题开展协同攻关。
影响:入选成果聚焦“生物多样性新边界探索:解码深渊动物演化过程和适应的遗传机制”。
研究团队基于珍稀深渊样本与多组学数据,首次系统重构脊椎动物多次独立进入深渊的演化路线图,提出深海并非演化停滞区,反而可能成为促成多次遗传创新的重要“高地”,对既有认知形成实证层面的修正。
与此同时,研究揭示了深海鱼类通过rtf1基因的趋同突变来应对极端环境压力的机制,展示不同谱系在相似环境约束下可出现相近的遗传解决方案;在无脊椎动物方面,团队解析端足类动物通过构建高效“宿主—微生物”共生体系以弥补能量输入不足的策略,为理解极端环境下能量利用与生态适配提供了可追溯的分子证据。
相关成果以封面故事形式发表于国际期刊《细胞》,显示其在国际学术界的关注度与影响力。
对策:深海基础研究的突破,离不开国家层面的持续投入与组织化科研。
业内人士指出,应进一步完善深海样本采集、标准化保存与共享机制,推动多组学数据平台建设,提升关键技术装备与长期观测能力,以降低研究门槛、提升可重复性与数据利用效率。
同时,要强化生命科学与海洋科学、材料科学、工程技术等领域的交叉融合,将深渊生命适应规律研究与生物资源可持续利用、仿生材料与极端环境生物制造等方向协同布局,在基础研究与应用转化之间建立更顺畅的通道。
前景:此次成果入选,也折射出我国在生命科学基础研究领域不断向深水区拓展的趋势。
中国科协生命科学学会联合体自2015年启动年度“中国生命科学十大进展”评选,旨在集中展示我国生命科学重大原创成果,促进科研创新生态建设。
值得关注的是,西北工业大学相关团队此前两项成果曾于2019年、2021年入选,涉及反刍动物基因组进化及其对健康的启示、以及脊椎动物从水生到陆生演化的遗传创新机制等。
连续入选表明其在原创问题凝练、跨学科组织与持续产出方面形成了相对稳定的研究体系。
面向未来,随着国家海洋强国建设与重大海洋战略深入推进,深渊生命演化与适应机制研究有望为认识生命极限、评估深海生态风险、发掘潜在生物资源价值提供更加坚实的科学底座,并进一步带动相关学科与产业链条的创新布局。
从反刍动物演化到水陆过渡机制,再到深渊生物适应策略,西北工业大学生命科学团队在探索生命演化规律的道路上持续深耕,用一系列原创性成果书写着中国科学家的创新答卷。
面向未来,随着国家对海洋战略和生物多样性保护的日益重视,此类基础研究将在资源开发、环境保护、生物技术等领域发挥更大作用。
科学探索永无止境,对生命极限的认知每一次突破,都将为人类理解自然、利用自然开辟新的可能。
这既是科学精神的体现,更是建设科技强国征程中不可或缺的基石。