近日，上海交通大学肖湘、赵维殳团队联合华大生命科学研究院、中国科学院深海科学与工程研究所等单位的研究人员，在《Cell Host & Microbe》发表题为“Unveiling active microbial processes in Earth’s deepest seawater”的研究论文。
研究团队借助“奋斗者”号全海深载人潜水器，在马里亚纳海沟、雅浦海沟和菲律宾海盆深渊区域完成12次下潜，通过大体积原位过滤与DNA—蛋白质共提取，并利用宏基因组指导的宏蛋白质组学分析流程，首次从蛋白质层面系统揭示了地球深海水中的活跃微生物与病毒过程，将深渊研究从功能预测推进到原位活动验证。
该研究构建了包含135,073个非冗余活性蛋白的深渊特异性数据集MEER-APD，其中超过95%的蛋白为深渊特有；同时发现，深渊微生物通过拓展碳源和能源利用方式，形成了不同于上层海洋的独特代谢模式，温和型与烈性病毒则以双重生态策略共同塑造群落。
研究核心亮点：
· DNA-蛋白共提取共分析流程：从同一份样品中同步获取DNA与蛋白质，实现基因丰度与蛋白表达直接对应，破解低生物量样品分析难题。
· 深渊特异性蛋白超95%：MEER-APD数据集中大量蛋白涉及重金属外排、芳香族及卤代化合物降解、相容性溶质合成等过程，在上层海洋宏蛋白质组中少见。
· 蛋白质表达区分高度活跃与低活跃微生物：以表达水平定量识别高活跃（基因组大、代谢广）与低活跃（基因组精简）类群，更新了传统“富营养型—贫营养型”划分认知。
· 病毒双重生态策略：温和型病毒优先与高活跃宿主共存，烈性病毒广泛感染各类宿主，二者占据不同生态位，共同调控深渊微生物群落。
· 碳源与能源利用多样化：微生物活跃利用难降解有机质，并通过硫代硫酸盐利用、氨氧化、重金属氧化还原等途径拓展能量获取。
· 深渊并非沉寂终点：蛋白质证据表明，万米深处存在持续运转的功能网络，其在全球海洋生物地球化学循环中的作用可能被显著低估。
该研究表明，深渊海水微生物与病毒通过独特的代谢与互作策略，在端压力与营养限制下维持活跃的生态系统。该工作建立的“共提取—共分析”流程及深渊活性蛋白数据集，也为其他低生物量端环境的微生物活性研究提供了可复制的范式。
本文为“溟渊计划”（马里亚纳海沟环境与生态研究计划，英文简称MEER计划）的研究成果之一。
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