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并繁衍的杰出范例。自從在深海熱液噴口首次發(fā)現這些群落以來(lái)，人們還在深海冷泉處檢測到以化學(xué)合成為基礎的群落，這些群落支持著(zhù)高度多樣且豐富的共生生物，這增加了我們對深海生態(tài)系統及其支撐的生物地球化學(xué)過(guò)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(lèi)和管狀蠕蟲(chóng)為主，依靠微生物的化學(xué)合成作用得以維持，僅限于通過(guò)地質(zhì)裂縫釋放富含硫化氫和/或甲烷的流體的區域。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、它們在塑造深海生態(tài)系統方面可能發(fā)揮的作用，以及它們在如此深的海底形成甲烷滲出的機制仍不為人知。
7 月 30 日，中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所杜夢(mèng)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(cháng)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)現了能從化學(xué)反應中獲得能量的管狀蠕蟲(chóng)和軟體動(dòng)物。這些化學(xué)能自養生態(tài)系統的存在，對長(cháng)期以來(lái)關(guān)于深海極端深度下生命潛力以及深海復雜碳循環(huán)的假說(shuō)提出了挑戰，為生命在極端環(huán)境中存在的可能性提供了新見(jiàn)解。
超深淵海溝作為地球上勘探最少、認知最少的生態(tài)環(huán)境之一，長(cháng)期以來(lái)被認為是孕育化學(xué)合成群落的潛在區域。盡管關(guān)注度日漸提升，但對此類(lèi)群落的實(shí)際記錄卻極其罕見(jiàn)。
在這項最新研究中，研究團隊通過(guò)中國自主研發(fā)的萬(wàn)米載人潛水器"奮斗者號"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的代表性動(dòng)物群
這些生物群落主要由海洋管狀蠕蟲(chóng)（西伯加蟲(chóng)多毛類(lèi)）以及雙殼類(lèi)軟體動(dòng)物組成，同位素分析顯示，這些動(dòng)物利用構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)現的有機質(zhì)的微生物過(guò)程。
考慮到其他超深淵海溝具有類(lèi)似地質(zhì)特征，研究團隊認為，這類(lèi)化學(xué)合成生物群落的分布范圍可能遠超此前預期。這一發(fā)現對當前極端環(huán)境生命極限模型及深海碳循環(huán)理論提出了挑戰。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09317-z
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