马里亚纳海沟，位于西太平洋，是地球上最深的海洋沟壑，其最深处挑战者深渊的深度达到了 10,984 米。长期以来，由于其极端的环境条件，包括巨大的水压、完全的黑暗、接近冰点的低温以及有限的食物来源，马里亚纳海沟被认为是地球上最神秘和最难以探索的区域之一。然而，近期中国科学家借助自主研发的“奋斗者”号载人潜水器，完成了一次对海斗深渊的探索，并在《细胞》杂志以封面专辑的形式发表了四篇论文，系统地揭示了水深 6000 米甚至更深的马里亚纳海沟海底的生命世界。

一、神秘的马里亚纳海沟

马里亚纳海沟是太平洋西部的一条深海沟，位于马里亚纳群岛东南海域。它是由于太平洋板块向马里亚纳板块下方俯冲而形成的，这种地质构造使得海沟成为了地球上最深的海底区域之一。海沟的深度和地形特征使其成为了研究地球板块构造和海洋地质的重要窗口。

马里亚纳海沟的环境极为恶劣，水压极大，每下潜 10 米，水压就会增加一个大气压，在海沟底部，水压可达 1100 个大气压，相当于在每平方厘米的面积上承受约 1 吨的重量。此外，海沟深处完全黑暗，温度常年在 1℃左右，食物来源也非常有限，这些因素使得马里亚纳海沟成为了地球上最极端的生存环境之一。

二、探索历程

人类对马里亚纳海沟的探索始于 20 世纪中叶。1960 年，瑞士工程师雅克・皮卡尔和美国海军中尉唐・沃尔什乘坐“的里雅斯特”号潜水器首次下潜至挑战者深渊，但由于当时的技术限制，他们仅停留了 20 分钟便返回了海面。此后，马里亚纳海沟的探索陷入了长时间的沉寂。

直到近年来，随着深海潜水技术的不断进步，人类才得以再次深入这一神秘领域。2012 年，美国导演詹姆斯・卡梅隆乘坐“深海挑战者”号潜水器独自下潜至挑战者深渊，停留了约 3 小时，但该潜水器主要用于拍摄，并未进行系统的科学研究。

2020 年 11 月 10 日，“奋斗者”号载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟，深度 10909 米，这是中国首次实现万米载人深潜，标志着中国深海科考事业进入了新的阶段。而此次 MEER 项目的研究，则是人类首次对马里亚纳海沟进行的系统性、全面性的科学考察。

三、研究团队与方法

此次研究是由上海交通大学、中国科学院深海科学与工程研究所、华大集团等多家中国科研机构联合开展的马里亚纳海沟环境与生态研究（MEER）项目。研究团队利用“奋斗者”号载人潜水器，在 2021 年 10 月至 12 月期间，对马里亚纳海沟、雅浦海沟和菲律宾海盆 6000 米至 11000 米的深海区域进行了系统的探索，共进行了 33 次下潜，采集了超过 2000 个水样、沉积物和大型生物样本。

研究采用了多学科交叉的方法，包括生物学、生态学、地质学、化学等，通过对采集的样本进行基因组学、转录组学、蛋白质组学等多组学分析，以及利用先进的显微镜技术和成像技术，对深海生物的形态、结构、生理功能和生态关系进行了全面而深入的研究。

四、研究成果

（一）微生物群落的多样性

研究发现了超过 7564 种海斗深渊原核微生物，其中近 90%是以前未被记录的新物种，其多样性可与全球已知海洋微生物的总数相媲美。这些微生物在长期的进化过程中，形成了一套独特的能量摄取和抗压机制，以适应深海极端环境。一些微生物具有较小、更高效的基因组，帮助它们在极端压力下专门化并茁壮成长；而另一些微生物则具有较大、更灵活的基因组，使它们能够通过适应变化的条件来生存。

（二）生物的适应机制

1. 端足目甲壳类动物

研究团队对一种栖息于 6800 米至 11000 米深度的端足目甲壳类动物进行了研究，发现其基因组大小是人类基因组的四倍多，这可能是其适应极端环境的一种策略。这种端足目动物能够在高压、低温和食物匮乏的条件下生存，并且其种群数量众多，显示出强大的生命力。

2. 深海鱼类

研究人员对 11 种深海鱼类进行了基因组分析，揭示了它们在极端深度生存的显著遗传适应性。一个令人惊讶的发现是挑战了一个长期存在的科学假设：此前研究表明，随着深度的增加，鱼类体内的三甲胺氧化物（TMAO）含量会增加，这种化合物有助于在高压下稳定蛋白质。然而，本研究发现，在 6000 米以下生活的鱼类中，TMAO 水平并没有显著增加，这表明深海鱼类可能通过其他未知的机制来适应高压环境。

（三）生态系统特征

马里亚纳海沟的生态系统具有独特的结构和功能。由于缺乏光照，这里的生物无法进行光合作用，因此能量来源主要依赖于从上层海洋沉降下来的有机物质。这些有机物质为微生物提供了养分，微生物又成为其他生物的食物，从而构成了一个复杂的生态系统。

此外，研究还发现了一些特殊的生物现象，如在雅浦海沟最深处发现了一种独特的水母，其形态和行为与浅海区域的水母有显著不同，显示出深海生物在进化过程中形成的独特适应性。

五、研究意义

此次对马里亚纳海沟生命世界的揭示，不仅重新定义了我们对深海生命极限的理解，还为人类探索海洋最深处提供了一个全新的视角。研究发现的大量新物种和独特的生物适应机制，为生物技术、医学和能源等领域的创新应用提供了新的思路和资源。例如，深海微生物中发现的特殊基因和代谢途径，可能为新型药物的研发、环境保护技术的开发以及生物能源的利用提供重要的线索。

同时，这一研究也彰显了中国在深海生命科学研究领域的前沿地位，为全球深海科学的发展做出了重要贡献。通过公开所有研究产生的基因组数据，为全球科学界提供了一个宝贵的数据资源库，促进了国际间的科学合作与交流。

马里亚纳海沟作为地球上最后一块秘境，其生命世界的神秘面纱正在被逐步揭开。然而，这也提醒我们，对于这片深海区域的探索和研究仍处于起步阶段，还有许多未知等待着人类去发现和理解。未来，随着科技的不断进步和研究的持续深入，相信我们将能够更加全面地认识这个神秘而奇妙的海底世界，为保护和合理利用海洋资源提供更加科学的依据。