我校海洋学院陈新华教授团队在《PLOS Genetics》、《iScience》和《Mitochondrial DNA Part B》杂志上发表了超深渊生物深海适应性研究的系列成果，海洋学院青年教师母尹楠、邵光明和刘若愚分别为上述文章的第一作者。
超深渊是水深位于6000以下的海底区域，具有高压、低温、食物匮乏、终年无光等极端环境条件。特别是超深渊的压强超过600个大气压，如此高的压强会严重干扰正常的生理过程，如限制细胞膜流动性、抑制蛋白质合成、破坏蛋白质结构及导致DNA损伤等。尽管如此，一些海洋生物包括鱼类、棘皮动物、甲壳类却能在此生活繁衍。然而，目前关于超深渊生物环境适应性机制方面的研究仍相对较少。
陈新华团队利用第三代测序技术对捕获于西太平洋雅浦海沟约7000米水深处的狮子鱼进行了全基因测序，组装获得了高质量基因组数据。首次证明了狮子鱼利用其肠道内可以合成氧化三甲胺（TMA）的细菌维持机体高的TMA，进而提高了深海高压力条件下蛋白质结构的稳定性。此外，雅浦海沟狮子鱼酸味受体基因的扩张和嗅觉功能受体基因的大量缺失，表明了超深渊狮子的感官系统发生了适应性改变，以适应食物匮乏、无光照的超深渊环境。这项研究从一个全新角度揭示了超深渊狮子鱼的深海环境适应性，并为超深渊狮子鱼遗传资源开发利用奠定了基础，该成果发表在《PLOS Genetics》杂志。
雅浦海沟狮子鱼深海适应性机制
（A）雅浦海沟狮子鱼采样位置信息；（B）雅浦海沟狮子鱼原位观察与形态特征；（C）雅浦海沟狮子鱼、大黄鱼和斑马鱼肌肉中TMAO含量；（D）雅浦海沟狮子鱼肠道微生物群落特征；（E）雅浦海沟狮子鱼体内TMAO合成途径。
利用三代测序技术对雅浦海沟6633米水深的深海海参基因组开展了测序，获得了高质量的基因组序列，深海海参基因组高度复杂，基因组达3.70Gb，杂合度达2.9%，重复序列约占基因组的73.93%。比较基因组发现磷脂组分二十二碳六烯酸（DHA）合成通路中的限速酶acox1基因在演化过程发生了扩张，与超深渊海参机体内高含量DHA密切相关（超深渊海参机体内DHA含量是浅海海参的7.3倍），而高含量DHA有利于维持高压环境下海参细胞膜的流动性。此外，超深渊海参基因组中很多与蛋白合成及DNA修复相关的基因也发生了扩张或正选择，以保障超深渊海参在高压环境下蛋白质合成过程和DNA的完整性。这研究揭示了超深渊海参适应深海环境的分子基础与遗传机制，该成果发表在《iScience》杂志。
深海海参深海适应性机制
（A）雅浦深海海参采样地点；（B）ACOX1是DHA合成通路中的限速酶，演化树展示acox1基因在深海海参基因组中扩张；（C）DHA合成途径，红色字体表示在深海海参中扩张的基因，绿色字体表示在深海狮子鱼基因组中扩张的基因；（D）深海海参（Paelopatides sp.）机体内DHA含量极显著高于其浅海近亲仿刺参（Apostichopus japonicus）；（E）深海海参正选择基因ept1催化磷酸乙醇胺合成。
总之，这些研究成果为理解超深渊生物环境适应性机制提供了新的视角，也为进一步研究超深渊生物学提供了有价值的遗传资源。该研究得到了国家重点研发计划（2018YFD0900602）、国家973计划项目（2015CB755903）、中国大洋专项 （DY135-B2-16）等项目的资助。
文章链接：
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009530
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S258900422201817X
https://doi.org/10.1080/23802359.2022.2060767
相关报道：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/p-nsg050621.php