西工大与中科院揭开狮子鱼深海“耐压”谜团

社会新闻三秦都市报2019-04-18 08:23

西工大与中科院揭开狮子鱼深海“耐压”谜团

深海狮子鱼样本(图片由西北工业大学提供)

记者昨日从西北工业大学获悉,该校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,解析了脊椎动物适应深海极端环境下“抗压”的机理,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》,标志着我国深海工程与科学研究取得重要进展。

超深渊狮子鱼

像骆驼一样储存食物

专家介绍,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,可承受每平方厘米700千克的压力。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”(鲸死去后沉入海底的现象)即属此类。

超深渊狮子鱼样本由2016年底和2017年初我国科考船“探索一号”通过“天涯”和“海角”号深渊着陆器获得。研究人员对一尾超深渊狮子鱼进行解剖,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储存食物,从而更好地应对食物匮乏的外界环境。食物的获取形式,导致超深渊狮子鱼的生育周期也大大延长,使其更好地在恶劣的环境下生存繁衍。

基因变化让狮子鱼

骨骼薄而具有弯曲力

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。通常情况下,高压环境对普通的骨骼影响是致命的。研究人员发现,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。

同时,研究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现象,这一现象让细胞膜抗压能力增加。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。西工大生态与环境保护研究中心青年教师王堃、中国科学院深海科学与工程研究所和水生生物所研究员何舜平、西工大生态与环境保护研究中心邱强和王文教授等对此研究后并发表论文,首次揭示了狮子鱼为适应超深渊而产生的形态变化,解析了脊椎动物适应深海极端环境的机制。

利用这一原理

有望仿生开发耐压材料

王堃表示,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机理,为进一步实施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,有望为推动深海事业的发展提供新材料支持。

本报记者 张彦刚

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