水生所在深渊鱼类适应性领域取得新进展

　　

图1 深海鱼类基本信息图示

图2 深海鱼类重要的深海适应性机制

近日，中国科学院水生生物研究所、中国科学院深海科学与工程研究所何舜平团队在深渊鱼类适应性领域取得新进展。研究构建了环太平洋深渊鱼类基因组资源库，系统且全面揭示了脊椎动物突破高压生存禁区的适应性重塑和演化轨迹。研究还显示人类活动已经对深渊环境造成了污染。研究成果以“Evolution and genetic adaptation of fishes to the deep sea （鱼类对深海的进化和遗传适应）”为题，3月6日在线发表于《细胞》（Cell）。

深渊环境是地球上最极端且恶劣的生态系统之一，静水压力超过600 atm，长期被视为“生命的禁区”。在海洋深渊带（2000-6000米）和超深渊带（6000米以下，如马里亚纳海沟），深渊鱼类作为唯一适应极端高压、永久黑暗、近冰点低温、低氧高硫及寡营养环境的脊椎动物类群，成为研究生命极限与进化适应的关键模型，其独特性同时揭示了深海生态系统的孤立性和脆弱性。然而，早期研究多聚焦于单一物种，导致对脊椎动物深海适应的普适机制仍缺乏系统性认知。

为填补该领域研究空白，何舜平团队联合国内多家优势单位，通过开展多次深海科考航次，系统采集了覆盖不同深度的11种深海鱼类样本。研究表明：少数深海鱼类类群早于1亿年前已开始适应深海环境，而现存大多数物种是在白垩纪末期大灭绝事件后向深海扩散。研究发现深海鱼类具有较低的基因突变速率，检测到与DNA修复及细胞膜功能维持相关的自然选择信号，并对黑暗环境呈现出多层次的适应性演化。通过系统测定不同深度鱼类的氧化三甲胺（TMAO）含量随深度变化趋势，证实TMAO无法单独支撑深海鱼类的高压适应机制，必须与其他机制协同作用。

所有栖息深度超过3000米的深海鱼类普遍携带RTF1基因Q550L位点的高度保守突变，该突变导致转录效率显著降低，提示该基因在高压适应中具有关键功能。研究团队进一步在超深渊狮子鱼体内检测到极高浓度的多氯联苯（PCBs，一种人工合成污染物），证实人类活动污染物已侵入超深渊生态系统。这些发现不仅阐释了深海鱼类适应极端环境的分子机制，更警示了人类活动对地球最深生态系统的深远影响，凸显深海环境保护的紧迫性。对这类“暗黑生命”的研究，既拓展了生命科学的认知边界，其适应机制也可能为人类能源、医疗及环境挑战的解决蕴藏潜在钥匙，为可持续发展提供启示。

该研究得到了国家自然科学基金（42330405）、中国科学院战略性先导科技专项（XDB42030000)、全球深渊深潜探索计划（GLOBAL TREnD）等项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.002