基于化學(xué)合成作用的生物群落是生命在地球上一些最極端條件下適應(yīng)并繁衍的杰出范例。自從在深海熱液噴口首次發(fā)現(xiàn)這些群落以來，人們還在深海冷泉處檢測到以化學(xué)合成為基礎(chǔ)的群落，這些群落支持著高度多樣且豐富的共生生物，這增加了我們對(duì)深海生態(tài)系統(tǒng)及其支撐的生物地球化學(xué)過程的理解，并且使這種理解不斷深化和拓展。
這些生物群落通常以雙殼類和管狀蠕蟲為主，依靠微生物的化學(xué)合成作用得以維持，僅限于通過地質(zhì)裂縫釋放富含硫化氫和/或甲烷的流體的區(qū)域。在世界海洋最深處，基于化學(xué)合成作用的生物群落的生物地理分布、它們?cè)谒茉焐詈Ｉ鷳B(tài)系統(tǒng)方面可能發(fā)揮的作用，以及它們?cè)谌绱松畹暮５仔纬杉淄闈B出的機(jī)制仍不為人知。
7 月 30 日，中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所杜夢然研究員作為共同通訊作者兼共同第一作者，彭曉彤研究員作為共同第一作者，在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Flourishing chemosynthetic life at the greatest depths of hadal trenches（在海溝最深處繁茂生長的化能合成生命）的研究論文【1】。
該研究在太平洋西北部最深 9533 米處的海溝底部，發(fā)現(xiàn)了能從化學(xué)反應(yīng)中獲得能量的管狀蠕蟲和軟體動(dòng)物。這些化學(xué)能自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的存在，對(duì)長期以來關(guān)于深海極端深度下生命潛力以及深海復(fù)雜碳循環(huán)的假說提出了挑戰(zhàn)，為生命在極端環(huán)境中存在的可能性提供了新見解。
超深淵海溝作為地球上勘探最少、認(rèn)知最少的生態(tài)環(huán)境之一，長期以來被認(rèn)為是孕育化學(xué)合成群落的潛在區(qū)域。盡管關(guān)注度日漸提升，但對(duì)此類群落的實(shí)際記錄卻極其罕見。
在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過中國自主研發(fā)的萬米載人潛水器"奮斗者號(hào)"在千島-堪察加海溝和阿留申海溝西部進(jìn)行的科學(xué)考察，發(fā)現(xiàn)了已知最深、分布最廣的化學(xué)合成生物群落，深度為 5800 米到 9533 米，橫跨逾 2500 千米。
千島-勘察加海溝和阿留申海溝西部冷泉區(qū)的代表性動(dòng)物群
這些生物群落主要由海洋管狀蠕蟲（西伯加蟲多毛類）以及雙殼類軟體動(dòng)物組成，同位素分析顯示，這些動(dòng)物利用構(gòu)造板塊斷層滲出的硫化氫和甲烷合成能量。進(jìn)一步分析顯示，斷層滲出的甲烷產(chǎn)自沉積物中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)質(zhì)的微生物過程。
考慮到其他超深淵海溝具有類似地質(zhì)特征，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這類化學(xué)合成生物群落的分布范圍可能遠(yuǎn)超此前預(yù)期。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前極端環(huán)境生命極限模型及深海碳循環(huán)理論提出了挑戰(zhàn)。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09317-z
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