第712期【齐悦读—线上共读—透视新科技】《深海求生》
（通讯员：邓辉）
讲座题目：透视新科技——深海求生
主 持 人：胜 春
做客嘉宾：何舜平，中国科学院深海科学与工程研究所研究员。
王 堃，西北工业大学生态环境学院副教授。
讲座时间：2025年10月27日～11月2日
（备注：讲座视频可循环播放）
透视新科技——深海求生
讲座内容：
各位好，欢迎收看我们今天的《透视新科技》节目！我是主持人胜春。2017年我国的科学家在深海7000米处，发现了鱼类的存在，这是一种什么样的鱼可以克服巨大的压力在此生存？科学家研究它，又会给我们人类带来哪些启示呢？我们通过短片进入今天的节目。海面之下有着另一个奇妙的世界，酷似植物的海百合，五彩斑斓的柳珊瑚，还有漫步的海虾，但是当我们潜入6000米以下的深海后，很难再见到生物，这里一度被认为是生命的荒漠。6000米以下的深海被称作海斗深渊，这里终年无光，低温寒冷，不仅缺氧，食物资源匮乏，还有巨大的海水压力，对于常规生命来说，这里是地狱般的禁区。然而，2017年1月，中国的一支深渊科考队在马里亚纳海沟7884米深度处，捕捉到一种奇怪的鱼，它通体半透明，有一对大翅膀般的鱼鳍，没有鳞片的皮肤下显露出内部粉红色的器官，科学家叫它深海狮子鱼。作为迄今发现的在海中生活范围最深的鱼类，深海狮子鱼是如何在这样极端的环境中生存下来？科学家又是怎样发现了这种神奇的生物呢？首先呢，给大家介绍一下我们今天请来的两位嘉宾，一位是中国科学院深海科学与工程研究所的研究员何舜平，欢迎您，何先生！另外一位是西北工业大学生态环境学院的副教授王堃，欢迎王堃！
当时这个样本您是怎么采集出来的？在探索一号处女航的时候，我们释放了两个潜器，一个是天涯号，一个是海角号。所谓的无人潜器就是没有人下去，但是也没有绳子牵着它，我们把它丢在海里，它沉下去以后待上几个小时，我们给它发一个声信号，它就会浮上来。然后，我们在潜器上面绑了诱捕笼，就是像我们在湖里边抓黄鳝、抓鱼那样的笼子，鱼可以进去，但是它出不来。我们生物室的4个潜次，每一次都捕着鱼了的，所以说2016年底，2017年初一共捕获了12条（深海）狮子鱼，有一个潜次7条，有一个潜次5条，得益于这一次出来之后，才做了这么深入的研究。您怎么能在那么深的地方把这样本取上来？因为（深海）狮子鱼本身它内外通透，它是压力平衡这样的一个身体，所以它拿上来的时候，全部都已经死了。但是它的（身体）还好，还没发生身体这种腐败，或者是开裂，或者是爆裂这样的状态。因为它的身体的皮肤都很薄，胃里面吃的东西很多，所以它表皮撑不住，也有破裂的这种情况。还有它本身没有真皮，所以说拿上来的时候还是好多都不是很完整。
幽深的海底，各种奇特的生物引人遐想，但对于深海探索来说，深海压力一直都是工程技术领域的难题，海水深度超过200米被称为深海，海水深度每增加10米，压强就会增加一个大气压。在万米的深海，一个指甲盖大小的地方，都要承受一头大象的重量。一般来说海水的深度越深，能量越匮乏，生物就越少，而在海底7700米的超深渊带生物最少。尽管深海环境如此恶劣，科学家发现的这些深海狮子鱼既没有坚硬的外壳，也没有鳞片保护，却能够在如此巨大压力下生活的十分惬意，它们又是如何适应这种极端生存环境的？深海狮子鱼到底有什么特点，它有什么与众不同？狮子鱼听起来应该跟狮子有关系，但是实际上狮子鱼在英文里边叫snail fish，蜗牛鱼，实际上它更像一个蜗牛（的肉体），但是为什么我们把它叫狮子鱼？因为它所属的科（是狮子鱼科），鲉形目（狮子鱼科）的这些鱼，在我们的浅海里边，全身长得比较夸张，长得（有）很多那些鳍条，还有那些突起，像穆桂英那样的（戏曲装扮），所以说有点像狮子，所以说叫狮子鱼，它为什么引起了科学家的关注？因为我们一般的鱼类都是在浅海，在过去的几百年，在人们的研究中间，都没有接触到这样的鱼。那么，随着科学的发展，大家不断地潜（入）海（里），才发现有这么深的地方有鱼类。
狮子鱼不仅仅在深海6000米以下有，在浅海也有狮子鱼，它们是一个品种吗？它们都是有一个比较近的共同的祖先，都是属于真骨鱼类。深海狮子鱼它到底生活在一个什么样的环境当中？在深海的话，我们一般来说把它按照光线的划分，可以把它分成三个区，200米以上还有可见光的这种区域，相对来说生物是最多的，那么从200米到1000米这个区域，是有（点）非常微弱的光线的一个区域，也是有（少量的）一些鱼类在生存。那么1000米以下，基本上就是完全一点光线也没有了，如果要有光的话，就是有些生物它会自带发光的一些能力，生物想在这样的环境生存的话，它需要克服的就是深海带来的一些不利的环境。第一点就是说，它是完全黑暗的环境，那么其实对深渊生物来说就很不利了。第二点的话，它是一个非常类似于荒漠的一个环境，那么这样荒漠的环境的话，它在里面食物就很少，那么怎么样在这么少的一个食物的环境下生存下来。第三个就是它的高压，它的压力非常地大，海洋当中平均每下降10米，它这个压力就会增加一个大气压，那么我们这个马尼亚纳海沟最深是11000米，最高的地方可以达到1100个大气压，（深海）狮子鱼到不了那么深，但是也可以达到七八千米这么深。在那样的环境下，它们从外形、从骨骼这个变化是什么？差距是什么？
浅海狮子鱼和深海的狮子鱼差别还是非常大的，主要是一些退行性的东西，因为生活到深海以后，它基本上就没有光线了，它所有的色素都消失了，就变成白的，可以看见里面的血管，它血还是红的，就像一（条）白化的蝌蚪一样的。还有它的真皮消失了，没有真皮，它这个是为了让它（身体）内外的压力平衡，因为真皮它可以抵抗住一些压力。而取而代之，表面一层胶冻状的覆盖物，另外一个它的骨骼发育不全，它的骨骼跟我们正常的浅海狮子鱼的骨骼比，它就变软了，好多地方就合不拢了，骨缝合不拢了，所以使它的整个骨骼系统就是开放的，没有封闭的腔体。没有封闭的腔体的话，就不会承受压力（的）破坏，然后深渊的狮子鱼是非常纤细的、优美的，游起来也是非常地……很漂亮，像仙女一样的。像仙女一样的，所以浅海狮子鱼跟深海狮子鱼相比较，那么它在形态上面的差别，还是通过简略去掉了所有的装饰，它就像一个没有化妆的，就是连皮肤都不要了的东西。
我们在狮子鱼中发现了一个改变，就我们的视觉分为两种。一种是暗视觉，一种是明视觉，明视觉就是对于色彩的感知，更黑暗的时候，那么暗视觉是起到作用的，那么它的明视觉的基因是（基本上）完全丢光了，暗视觉还有一点点残留在里面，它的视觉不行了。那么它到底依赖什么样的一个感官？在那个地方进行生存，我们发现就是说它听觉相关的东西可能是发生了一些改变，什么地方呢？就是耳石。耳石是对动物的帮助是什么？平衡吧。耳石，对，您说的这个非常对。如果说你没有耳石的话，那就变成聋子了，所以说它的听觉可能是让它在那么深的一个环境，能够生存的一个很重要的因素。树木可以通过年轮来判断年龄，鱼的体内也有年轮，那就是耳石。耳石从鱼孵化出来就开始形成，一般是每天形成一个环，并且还能够忠实记录下光照、温度、食物等环境因素，对鱼类的影响，因此耳石也被称为鱼类生长的录像带。通过对狮子鱼耳石的研究，中国科学家找到了更多深海狮子鱼的信息，深海狮子鱼的自然寿命大多在12到15年之间，而且深海狮子鱼的耳石中还记录了它们在发育过程中，曾经到过高于7000米深海至少5°C的水域里生活。由此，科学家们推断，在深海狮子鱼的幼年期可能在1000米以上的海域中生长。伴随着它们渐渐长大，再次回到深海中生活，这项研究通过耳石分析，首次展示了一些最深层鱼类的生活史。
不过仍然有一系列的谜题尚未揭开，深海狮子鱼为什么要这样做？它们幼年期是什么样？如果真的要从1000米回到7000米的深海中生活，它又花了多长时间？这一切都还是个谜，无论发生了什么变化，要去往什么样的新环境，吃饱饭都是很重要的。生活在浅海时，狮子鱼自然无须为食物发愁。那么当它来到食物匮乏的深海荒漠中后，又该怎么办呢？深海狮子鱼在深海6000米以下生活的时候，它吃什么？它可能一年吃不了几回，所以它的胃，我在做解剖的时候发现它的胃很坚韧，它吃虾不会被刺破，它就可以吃很多。它一旦有吃的，它就会吃得很饱，能够管很长时间。解剖过，我们发表论文的这条狮子鱼，解剖了肚子里边有96个小的钩虾的幼体，浅层的那些腐烂的那些食物沉积物，掉下来它也会吃一些。也是它的食物组成的一部分。对，所以正因为如此，我们对狮子鱼的嗅觉受体基因家族进行了广泛的研究，我们也在《自然》子刊上面发表了论文，就发现深（海）狮子鱼，它嗅觉受体里边能够感知正常食物的那部分，那种味道的基因已经退化了，然后仅仅感知尸胺，就是腐烂东西的那种基因。它保持原状还略有增加，就说明狮子鱼从它演化起源，从浅层进化以来，有2000多万年它都没有闻到香味儿，所以抓（深海）狮子鱼一定要用臭东西，我就把秘密都说出来了。
当时我们丁所长第一次去抓它的时候，我们试过很多东西，那些外国人用（过的），他就拿人的这种想象就烤过什么三文鱼，去抓（深海）狮子鱼抓不到的。就只能闻到臭的？对，香的闻不到了，香的它不闻了，闻不到了，因为可能以前外国这些使用过。用的香的、烤的可能效果都不好，使用那种鸡肉放在船上面让它发臭，到最臭的时候把它放进去，然后狮子鱼就在笼里面很多。人们总是对未知的领域心存恐惧，其实深海狮子鱼的海底生活，并不像我们想象的那么糟糕。在马里亚纳海沟8000米深处的洋底，深海狮子鱼竟然是食物链顶端的猎食者。为了填饱肚子，深海狮子鱼改变了捕食习惯，除了以甲壳类为食，它们对腐烂的肉块也来者不拒，为了获取更多食物，深海狮子鱼进化出了大容量的胃，并强化了闻到腐臭食物的嗅觉。2000多万年中，在对自身进行了全方位改造后，狮子鱼终于演化成适合在深海生活的样子。一切都在发展，人类也从未停止过探索深海的脚步，科学家们发明了各种不同的装置来一窥深海的真正面目，从潜水钟到潜水服，再到深潜器问世，越来越多深海里的神奇动物相继被发现，人类逐步看到了更深处的海洋世界。其中深海狮子鱼这种脊椎动物的发现，更让科学家们倍感惊喜。那么深海狮子鱼到底为什么去深渊生活？最初它们又是如何千里迢迢迁徙到深渊中的呢？
在深海的世界当中，狮子鱼它迁徙的时候也是成群结队的吗？在远古的时候，2000多万年以前，现在目前深海狮子鱼的祖先，它生活在太平洋底，大概四五十米的地方，然后因为大洋的板块跟陆地的板块相碰撞的时候，大洋板块比大陆板块要薄，所以说它就被压在下面，逐渐地侵入到地幔里面去了，所以狮子鱼为什么能够去，它是被动地坐电梯式地，它只是感觉到压力越来越大，那么这里头如果下沉的速度比较快，很多鱼类适应不了就会死亡。少数的产生了突变以后，产生了能够适应大压力环境的基因，最后能够“站”到6000米以下的，那就是胜利者，所以为什么狮子鱼现在只到8200米是因为时间不够。如果时间足够长，一万米也会有的，它们这种极端环境的生物都有共同的特点，要么就是逐渐适应的原住民，要么就是先形成了这个环境以后，它入侵自己够强壮，我可以入侵到你这里去，你先形成了深渊，我再往下使劲地冲，冲到你的下面去，我要到新的领地里面去。那为什么会找一个不适合生存的地方入侵呢？因为生命的话，它就是说一旦你有空隙，它就要去占领它，比如说甚至在我们外太空，在宇宙飞船表面，有些时候会有些细菌存在的，只要你有空间，只要你有一个空的生态位在这里，那么我们生命一定要过去。我们生命就是有这样的一个特征，就不管你有多么艰苦，你只要能活下来，我就要去过去。
不断地试探可能性？我就要去试探，我就要去占领新的极限，那么这就是我们生命的一个特点。生命适应环境评估的指标叫作适合度，这个适合度对一个生物来说，它要达到它的顶峰是什么？产最多的后代，占领最宽的地方，生活最长的时代。更长、更宽、更多就是生命的终极目标。那么刚才你问的为什么好的地方不去，要去这么深的地方去入侵，它还有一些特殊的生态因子在这里修饰它的这种行为，像金枪鱼和旗鱼居然是恒温的，它的身体必须要保持高的温度，一般的鱼3万多种鱼都是变温的，温度高它就高，温度低它就低。但是世界上有47种鱼是恒温的，旗鱼或剑鱼，我们去研究它为什么要恒温，结果我们发现什么？旗鱼或剑鱼要去吃的东西可是活的，它必须有很好的视力，如果温度很低的话，神经系统的传递就会受影响，如果条件适合，演化的方向应该是球（形），360度球形的，演化成什么东西都可能。但是为什么地球上的演化是这个样子呢？受环境的驱使把它修剪成这个样子，最后能生存的是逐渐适应的它产生的突变，它的基因产生的突变，导致它表现的改变。然后繁殖的话，我估计它是雌雄同体，然后同时成熟，然后只要是两个物体碰在一起成熟的都可以交配。
通过对深海狮子鱼基因对比和解析，研究人员为它找到了失散已久的表兄细纹狮子鱼，目前它们生活在东海、黄海，以及日本、朝鲜等海域，栖息在水深50至121米水域处，生活压力远远小于它们的深渊表弟。大约2000万年前，这两个物种从同一个祖先那里分道扬镳。在不到2000万年的时间里，为适应超深渊环境，狮子鱼产生了奇妙的形态变化，它们在皮肤、骨骼和细胞等方面经历了脱胎换骨的演变，以承受深海环境的巨大压力和其他挑战。在大数据分析的基础上，研究人员还揭示出适应超深渊的遗传基础，并由此解析了脊椎动物适应深海极端环境的机制，对深海狮子鱼的研究又能给人类带来哪些帮助？当我们得到狮子鱼的样本之后，我们是通过什么方式来研究出它的基因特色？我们可以在别的鱼中做一些验证，我们选用的一个物种就是叫作斑马鱼，斑马鱼是研究鱼类的一个模式物种。我们发现狮子鱼当中有一个基因，它是相当于丢掉了。那么我们相应我们也在斑马鱼当中我们做了个实验，我们把斑马鱼的这个基因也敲掉，那么敲掉之后，同样我们也观察到斑马鱼的骨骼，发生了和狮子鱼一个类似的改变，那么这是一个。
另外一个就是说，狮子鱼它可以适应这么高的一个压力，我们也想知道普通的鱼，那么它到底可以适应多大的一个压力？就是我们把一个普通的从来没有去过深海的鱼，我们放在高压下，它到底会有一个怎样的反应，那么这个也会对我们理解这个鱼类是如何应对高压有一定的帮助。那么我们就做了一个实验，就是把这个斑马鱼，就放到我们深海所的高压的罐子里，我们用高压去处理它。我们看到在高压的情况下，斑马鱼到底会发生一个怎样的一个改变，我们发现就是说斑马鱼，它适应的一个最大的压力大概是可以到类似于1800米。因为无法对深海狮子鱼进行原位研究，科学家选择与它基因类似的斑马鱼，来了解深海狮子鱼如何从基因上对抗高压？科学家们发现，敲掉了斑马鱼和深海狮子鱼相同的基因后，斑马鱼的骨骼也变得相对柔软，平时生活在浅海的斑马鱼最高可以承受深达1800米的压力。而当压力到达极限，斑马鱼的大脑开始出现紊乱，继而发生死亡，但其它器官相对正常，因此科学家们判断大脑是决定鱼能下潜多深的重要因素之一。那么，深海狮子鱼是通过什么方式保护了自己的大脑？找到它自我保护的答案，对人类来说又有什么意义呢。像研究这种深海6000米以下的狮子鱼，会给我们带来什么？
我们最主要的一个新的发现，就是它如何去适应这么样的一个高压的环境，此前的话我们已经有些发现就是知道有一种物质叫氧化三甲胺，可以帮助蛋白（质），在这么高的压力下，维持它的一个活性。那么，我们通过对狮子鱼的研究，我们就发现它还有很多不同的一个能力来共同帮助它，在这么高压的环境下维持一个生存，那么总的来说有这么几点。首先，它是在细胞层面的话，它的细胞膜要具有更大更好的一个流动性。第二是它在蛋白（质）的层面，它有一个很好的清除错误折叠的一个蛋白（质）的能力，这些能力综合起来就可以帮助它在这么深的环境下，让它自己保证，一个细胞能够正常地运行，它的一个功能。那么我认为首先研究深海狮子鱼，它可以让我们接触生物多样性的新边界，另外一个，这种新的适应就是生物适应的极限是什么？那么我们人类是脊椎动物，这（深海）狮子鱼也是脊椎动物，它的一些适应，比如说刚才王堃说的对蛋白质折叠错误的修饰、修复，或怎么维持它的结构。那么对于我们人类的某些疾病，我们人类的某些疾病不就是蛋白质的折叠发生了这种改变，或者某些基因突变导致蛋白质的不正常吗？那么它的这种机理可以给我们一些新的提示。
我接着何老师往下说，蛋白（质）折叠错误的话，会导致我们人类很多疾病，比如说像阿尔茨海默症，还有像疯牛病，那都是蛋白（质）折叠发生了错误。那么，蛋白（质）折叠发生错误的话，我们现在还是没有很好的手段去把这些错误折叠蛋白（质）给清除掉。那么，让它在我们体内一直积累，特别是在大脑中发生积累的话，那就会导致这样的一个疾病，但是高压就是一个这样的环境，高压它会刺激蛋白（质），它就没有办法进行一个正确的折叠了。蛋白（质）折叠错误了，那么蛋白质的功能就不能正常行使了，高压它就是这样的环境，它就会让你蛋白（质）不停地出错。通过研究发现，深海狮子鱼不仅仅是外表做出了改变，在我们无法用肉眼看到的细胞层面，它同样发生了巨大的变化。在高压下水分子会挤入蛋白质内，破坏蛋白质的功能，引发疾病甚至死亡，但是深海狮子鱼体内所含有的一种叫氧化三甲胺的物质，可以避免这个问题，氧化三甲胺可以和水分子紧密结合，这样蛋白质的功能就不会被破坏。由此可见，为了在深海求得生存，深海狮子鱼从内到外，都进行了极其彻底的自我演化，或许在未来，人类可以从它身上得到更多探索深海极端环境的启发。它的基因特性，是不是可以启发比如我们各国都在努力地研究深海的潜水器，它的技术难点就是解决压力的问题。如果我们能找到一种材料，类似于狮子鱼这样皮肤的这种材料，和骨骼的这种材料是否就可以解决下潜压力的问题？
何老师之前跟浙江大学的老师合作，然后就是做了一个仿生狮子鱼，在深海1万米的时候，它依然可以就是说可以一个很好的游动。就是狮子鱼的文章发表了以后，它利用了我们的原理，所谓的狮子鱼就是一团胶冻状的物体里面剩下的几根骨骼支撑着它，过去的时候，他们想象要做机器鱼。要做一个很硬的东西来保护它，一直就不可能做，这个很困难，所以它模仿狮子鱼以后，就做了这样一个东西，就用了这种高分子材料，然后电子它可以在电力驱动下面，能够在下面游动。所以它带给我们很多固定思维模式的突破，在其他方面还有突破吗？首先研究深海狮子鱼，它可以让我们接触生物多样性的新边界，地球这颗行星在我们的脚下，那么我们怎么来更好地利用它，肯定就是说我们把平原的、浅海的，或者是有森林的沙漠的都研究得差不多了，那么往下面走到洋底究竟是个什么样的状况？还有一个就是说大压力的情况下，它发生的这种对其他环境，对它来说都不利的（状况），那么它能够正常地生活，说明它对抗这种不利的因素是有本事的。那么它的这种原理的话，利用起来我们对人的保健，和未来医疗的这种精确治疗，我认为是有启发的。
这种鱼它代表了，我们生命适应的一种极致，就是我们的生命它可以适应如此深的一个环境。因为我们人类，我们现在是生活在地球，但是我们将来有一天，我们也许会走出地球，然后我们会去往宇宙更深处。那么，宇宙中那有各种各样的一个环境，我们人类将来也许也需要适应各种各样的一个环境。深海它也代表了这样一种极端环境，我们也许可以从这些生命当中进行一些学习。得到哪些信息去借鉴，我们未来的生活？包括是医药方面，或者说探索未来，能不能起到一个借鉴的作用，这个都是我们希望通过，从这个鱼身上进行一个学习的。我们通过对狮子鱼的研究和其他生物的研究，就是让人类活下去，在不同的环境下能够继续繁衍下去，继续生存，这是科学的意义。今天非常感谢两位，也感谢您收看我们今天的《透视新科技》节目！如果您想了解我们更多的节目内容，可以下载央视频收看我们过往的节目。好了，今天的节目就到这儿了，我是胜春，咱们下期节目再见。
