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  深海7000米下,首次发现超深渊怪鱼的形态变化

  6000米以下的深海被称作海斗深渊。这里终年无光、缺乏氧气、有上千倍的海水压力,化学环境也非常独特,是常规生命形式的禁区。但其实这里生活着丰富的生物,狮子鱼就是其中最有代表性的一种。它处于超深渊食物链的顶端,可承受700千克力/平方厘米的压力。

  西北工业大学与中国科学院联合攻关,对生活在马里亚纳海沟7000米以下的狮子鱼开展了多方面深入研究,厘清其分类地位。首次发现了狮子鱼为适应超深渊而产生的形态变化,并在多组学大数据分析的基础上揭示了适应超深渊的遗传基础,解析了脊椎动物适应深海极端环境的机制,标志着我国深海工程与科学研究取得重要进展。

  该研究涉及的超深渊狮子鱼样本于2016年底和2017年初由我国科学考察船“探索一号”通过“天涯”和“海角”号深渊着陆器获得。4月15日,该研究结果在线发表于英国自然杂志子刊《自然-生态与演化》。

  在海洋底部,阳光无法进入,这里的能量来源只有两种,一种是地壳运动带来的能量形成热液冷泉区,另一种则是海洋上层的生物死亡以后飘落的遗体,凄美壮丽的“鲸落”即属此类。

  通过对一尾超深渊狮子鱼的解剖,研究人员发现其胃部有近百个完整的甲壳类生物,这可能意味着它们需要像骆驼一样长久地储存食物,从而更好地应对食物匮乏的外界环境。

  超深渊狮子鱼的生育周期也大大延长,使其更好在恶劣的环境下生存繁衍。长期生存于黑暗的海底,超深渊狮子鱼的皮肤色素和视觉相关基因发生了大量丢失,这使得它通体透明,并且视觉缺失,对可见光不再有反应。

  高压环境对普通的骨骼是致命的,超深渊狮子鱼中一个与骨骼钙化相关的基因发生了假基因化,使得其骨骼变得非常薄且具有弯曲能力,头骨变得不完整。

  研究人员还发现不饱和脂肪酸合成的相关基因在深海鱼中出现了扩张,使其能够保证在高压和低温下的细胞膜流动性。此外,与蛋白质稳定性相关的基因发生了特异性的改变,这能够防止蛋白质在高压下出现错误的折叠。这些从内到外的改变共同保证了超深渊狮子鱼能够以肉体之躯承受海洋底部的极端压力。

  海洋是地球生命的起源地,更蕴藏着无穷的生物演化可能性。深海狮子鱼基因组的解析有助于阐明物种对于深海极端环境所做出的演化适应,为进一步的深海探索提供了线索。

  在这一研究基础上,生态与环境保护研究中心的科研团队通过获取其他深海生物样本,正在对深海生态圈的生物演化过程进行进一步的探索,并与校内其他单位进行合作与交叉,从仿生学角度开发耐高压和生物自发光材料。

  文/西北工业大学

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