你知道吗?在地球最深、最黑暗、压力能压碎钢铁的万米海沟里，藏着一个生机勃勃的世界。
这里没有阳光，温度常年逼近冰点，1100个大气压的静水压力，相当于把一头大象踩在指甲盖上;这里食物匮乏，全靠上层海洋沉降的“海雪”勉强维生。曾有人以为，这是生命的禁区，可如今的科学发现告诉我们，超深渊的海底，不仅有生命，还演化出了逆天的生存智慧，甚至悄悄调控着整个地球的碳循环。 从能对抗极端高压的钩虾，到不靠阳光繁荣的化能合成生态系统，再到悄悄“操控”碳运输的深海微生物，万米深渊的每一个生命，都在书写着生命的极限答案。
钩虾：万米海沟的“抗压王者”，自带“高压保护系统”
图源：【中国科学报】破译马里亚纳“黑暗绿洲”的生命密码(李晨 冯丽妃 刁雯蕙 廖洋 江庆龄 2025)
在超深渊海沟的底部，端足类钩虾是绝对的“主角”——作为优势类群和顶级消费者，它们遍布各大海沟，活成了研究极端环境适应的完美样本。
要知道，普通生物到了万米深海，细胞膜和蛋白质早被高压压到变性，可钩虾却活得游刃有余，秘诀全在一种叫三甲胺氧化物(TMAO)的物质里。科学家发现，钩虾体内的TMAO浓度，和栖息深度成正相关，深度越深，浓度越高，这种物质能在高压下牢牢稳住蛋白质的三维结构，堪称“天然抗压剂”，还能调节渗透压，一举两得。
更厉害的是，钩虾不仅会“囤”TMAO，还能自己造，还拉上了共生菌“组队”：基因组和转录组分析显示，钩虾有完整的内源TMAO合成基因，高压下这些基因还会“加班”表达;共生菌则负责合成TMAO的前体，并还原TMAO形成动态平衡，这可是动物界首次被完整揭示的高压系统性分子适应策略!
在食物稀薄的深渊，钩虾也有生存妙招。它和共生菌一起进化出了完整的纤维素代谢通路：钩虾的内切葡聚糖酶把难消化的纤维素分解成纤维二糖，共生菌再把它转化为葡萄糖，硬生生把低质量的沉降有机物，变成了高效能量来源，这才在食物荒漠里站稳了脚跟。
九千米深海发现繁荣生态系统，不靠阳光靠“甲烷”
一直以来，人们都以为深海生物全靠上层海洋的沉降食物过活，可2024年，杜梦然团队乘坐奋斗者号在千岛-勘察加海沟九千米处的发现，彻底颠覆了这个认知——他们找到了地球上最深的动物生态系统，而这个系统的能量来源，不是阳光，而是甲烷。
全球最深的化能合成系统图源：中国科学院深渊团队发现全球最深化能合成生态系统和甲烷储库(杜梦然 2025)
这个超深渊生态系统，远比想象中热闹：主导的带状硅藻、管状多毛类、定居在硅藻管上的腹足类，还有带状鞘翅目鱼类、化能共生双壳类，以及海百合、海参、端足类等各种底栖动物，甚至还有不少从未被观测过的新物种。物种丰富，数量也可观，群落分布还呈现出独特的斑块性，而不同区域发现的相似化能共生物种，还暗示着北太平洋深海，可能藏着一个相互关联的还原型栖息地系统。
代表性生物群图源：中国科学院深渊团队发现全球最深化能合成生态系统和甲烷储库(杜梦然 2025)
这个生态系统的运作，全靠深海的“冷渗漏”：深海缺氧环境中，产甲烷微生物把沉积有机物里的二氧化碳变成甲烷，甲烷流体顺着沉积物向上迁移，从海底逸出，成为化能合成生物的“能量口粮”，再层层支撑起整个生态系统。
和以往研究的热液/冷泉系统不同，这个超深渊生态系统，既没有岩浆活动提供能量，还承受着极端高压，流体温度只有2℃左右，能量全来自海沟沉积物中的甲烷、硫化氢等化合物。更惊人的是，这个底栖群落沿着海底延伸了2500公里，分布极其广泛，科学家推测，海底或许存在一条基于化能合成的“生态走廊”。
这个发现还修正了全球深海碳循环模型：海沟里的甲烷并非来自地质活动，而是微生物的产物，沉积层中的有机碳会以甲烷的形式被长期封存，这意味着，海沟可能是一个被我们低估的重要碳汇，也是活跃的碳处理中心。
值得一提的是，原位探测技术立下了大功——所有生物、化学样本都在深海现场采集、直接分析，最大程度还原了极端环境下的真实状态，为这些发现提供了最坚实的证据。
深海微生物的“饮食偏好”，悄悄影响地球碳循环
海洋是地球最大的活跃碳库，而“生物泵”则是把大气中的碳运向深海的核心，其中，浮游生物产生的富含能量的脂质，跟着“海雪”等有机颗粒沉降，它们的最终归宿，直接决定了海洋封存碳的效率和时长。
而这背后，竟藏着深海微生物的“小心思”——它们的饮食偏好和相互作用，正在悄悄调控着脂质向深海的输出，进而影响全球碳循环。
科学家用纳米脂质学技术，突破了传统检测的限制，终于看清了脂质降解的真相：脂质并不是被随意分解的，而是被特定细菌“选择性挑食”降解。这种“挑食”和细菌的亲缘关系无关，只和体内的降解酶有关，哪怕是亲缘相近的细菌，也可能有完全不同的饮食偏好，还会和其他微生物形成“合作”或“对抗”的关系：有些细菌组队后，能加速脂质降解，有些则会互相“拖后腿”。
而这种微生物的相互作用，还和有机颗粒的大小息息相关：直径50微米的小颗粒，下沉速度慢，脂质转移效率主要看降解速率;直径500微米的大颗粒，下沉更快，延迟时间则成了关键。研究发现，最终能被输送到深海的脂质，还不到10%，原因就是这些含脂颗粒大多体积较小，还被演化出高效降解能力的协同细菌群落“盯上了”。
简单来说，深海微生物的一举一动，都在影响着碳向深海的封存，它们就像深海碳循环里的“隐形调控者”。
万米深渊的探索，靠的是技术，见的是未来。从钩虾的个体适应机制，到九千米的化能合成生态系统，再到微生物调控的脂质运输，这些研究让我们看清了：万米深海不是一片死寂的荒漠，而是一个各部分紧密联系、运作精巧的生命世界。而能揭开深海的神秘面纱，先进的生物技术功不可没：代谢组学、基因组学、转录组学等组学技术，让科学家能从微观分子层面，找到生命适应的密码;原位探测技术，则让研究从“静态分析”变成“动态还原”，最大程度保留了深海的真实状态。
未来，随着这些技术的综合运用，随着不同尺度、不同层面研究的整合，我们会对深海这个有机整体有更全面的认识。而这份认识，也会为人类带来实实在在的价值：帮助我们更精准地评估气候变化，预警深海矿产开发的环境影响，核算蓝色碳汇的价值，让我们能更好地保护这片蓝色疆土。
地球的万米深渊，是生命的极限之境，也是人类认知的边界。每一次下潜，每一个发现，都在告诉我们：生命的韧性，远比我们想象的更强大;而这片藏在海底的世界，还藏着更多等待我们解锁的奇迹。毕竟，人类对深海的了解，还不及太空的万分之一，而深海的故事，才刚刚开始。
本文由海洋负排放(ONCE)国际大科学计划、厦门大学碳中和创新研究中心支持。
本文作者：刘心彦、司茜文。
参考文献:
[1]Xiang Xiao, Weishu Zhao, Zewei Song,et al.The amphipod genome reveals population dynamics and adaptations to hadal environment[J].Cell,2025,Volume.188,Issue5,6.
[2]Xiaotong Peng,Mengran Du,Andrey Gebruk,Shuangquan Liu,et al,Flourishing chemosynthetic life at the greatest depths of hadal trenches.Nature,2025,645, 679–685.
[3]Lars Behrendt,Uria Alcolombri,Jonathan E. Hunter,Steven Smriga,Tracy Mincer,Daniel P. Lowenstein,Yutaka Yawata,François J. Peaudecerf,Vicente I. Fernandez,Helen F. Fredricks,Henrik Almblad,Joe J. Harrison,Roman Stocker, andBenjamin A. S. Van Mooy. Microbial dietary preference and interactions affect the export of lipids to the deep ocean[J].Sci,2024,VOL.385,NO.6714.
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