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圖1 深海魚類基本信息圖示
圖2 深海魚類重要的深海適應性機制
近日，中國科學院水生生物研究所、中國科學院深海科學與工程研究所何舜平團隊在深淵魚類適應性領域取得新進展。研究構建了環太平洋深淵魚類基因組資源庫，系統且全面揭示了脊椎動物突破高壓生存禁區的適應性重塑和演化軌跡。研究還顯示人類活動已經對深淵環境造成了污染。研究成果以“Evolution and genetic adaptation of fishes to the deep sea （魚類對深海的進化和遺傳適應）”為題，3月6日在線發表于《細胞》（Cell）。
深淵環境是地球上最極端且惡劣的生態系統之一，靜水壓力超過600 atm，長期被視為“生命的禁區”。在海洋深淵帶（2000-6000米）和超深淵帶（6000米以下，如馬里亞納海溝），深淵魚類作為唯一適應極端高壓、永久黑暗、近冰點低溫、低氧高硫及寡營養環境的脊椎動物類群，成為研究生命極限與進化適應的關鍵模型，其獨特性同時揭示了深海生態系統的孤立性和脆弱性。然而，早期研究多聚焦于單一物種，導致對脊椎動物深海適應的普適機制仍缺乏系統性認知。
為填補該領域研究空白，何舜平團隊聯合國內多家優勢單位，通過開展多次深海科考航次，系統采集了覆蓋不同深度的11種深海魚類樣本。研究表明：少數深海魚類類群早于1億年前已開始適應深海環境，而現存大多數物種是在白堊紀末期大滅絕事件后向深海擴散。研究發現深海魚類具有較低的基因突變速率，檢測到與DNA修復及細胞膜功能維持相關的自然選擇信號，并對黑暗環境呈現出多層次的適應性演化。通過系統測定不同深度魚類的氧化三甲胺（TMAO）含量隨深度變化趨勢，證實TMAO無法單獨支撐深海魚類的高壓適應機制，必須與其他機制協同作用。
所有棲息深度超過3000米的深海魚類普遍攜帶RTF1基因Q550L位點的高度保守突變，該突變導致轉錄效率顯著降低，提示該基因在高壓適應中具有關鍵功能。研究團隊進一步在超深淵獅子魚體內檢測到極高濃度的多氯聯苯（PCBs，一種人工合成污染物），證實人類活動污染物已侵入超深淵生態系統。這些發現不僅闡釋了深海魚類適應極端環境的分子機制，更警示了人類活動對地球最深生態系統的深遠影響，凸顯深海環境保護的緊迫性。對這類“暗黑生命”的研究，既拓展了生命科學的認知邊界，其適應機制也可能為人類能源、醫療及環境挑戰的解決蘊藏潛在鑰匙，為可持續發展提供啟示。
該研究得到了國家自然科學基金（42330405）、中國科學院戰略性先導科技專項（XDB42030000)、全球深淵深潛探索計劃（GLOBAL TREnD）等項目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.002