2021年11月13日夜间,当“奋斗者”号载人潜水器的探照灯刺破马里亚纳海沟9700米处的黑暗时,85后中国女科学家赵维殳的瞳孔记录下了一场颠覆认知的“生命狂欢”。幽蓝海水中,透明水母如幽灵般游弋,荧光生物在舷窗外划出彩色轨迹,荒漠般的海床趴着透明的海参、海星、海葵。幽暗海水深处的生动场景,粉碎了她对“生命禁区”的陈旧认知。这场持续12小时的深渊夜潜,拉开了中国科学家系统性探索万米海底生境的序幕。

从0到1的科学远征

1988年出生的赵维殳现任上海交通大学生命科学技术学院副研究员。2021年11月,33岁的她乘坐我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器,成功下潜至马里亚纳海沟深处,参与实施了由上海交通大学、中国科学院深海科学与工程研究所、华大集团等多家单位联合开展的“溟渊计划”科考任务。

2021年之前,全世界登过月球的有12个人,去过马里亚纳海沟的只有9个人,且大多铆着劲去最深点。“溟渊计划”科考团队在航次初期遭遇台风袭扰时,就做出了大胆决定:放弃单纯冲击深度记录,转而构建“清明上河图”式的深渊全景图。

2021年,结束深渊科考任务的“奋斗者”号载人潜水器顺利返航(左四为赵维殳)

赵维殳负责的夜潜任务意外成为9700米深度的首次系统调查,她采集的样本中包括一块距今300万年的玄武岩,被送给同航次的地质学家做分析。团队带回的1700份样本在实验室堆积成山,100TB的检测数据量远高于过去10年全球海洋科考的总和。

当同行还在争论深渊是否存在生命时,赵维殳团队已在显微镜下发现了7564种微生物,其中89.4%为全新物种。这些发现迫使他们重新思考生命的基本法则。“就像《清明上河图》不仅还原了北宋风貌,还道出市井人物的关系。微生物在高压下生存的适应策略是什么?”这是深潜团队每个人心中的疑问。

在持续3年的研究过程中,赵维殳将脑海中积累的科研发现逐步系统化,通过与团队成员的深入讨论及审稿人的严格把关,不断完善研究思路。最终,通过对100TB庞大数据集的精炼分析,团队成功提炼出核心科学理论。这一突破性成果于2025年获得国际顶级期刊《细胞》的认可,以封面专辑形式重磅发布。

2025年3月7日凌晨上线的《细胞》封面专辑

基于覆盖广泛的样本研究,赵维殳团队首次揭示了深渊微生物的两种生存策略:精简型微生物,通过基因组极致简化,仅保留核心功能以适应极端环境;多能型微生物,携带庞大基因库,通过选择性表达应对环境变化。

“前者专精于分解海底有机物,后者则具备环境迁移能力。这两种策略共同构建了深渊微生物既协作又竞争的复杂生态网络,形成了独特的海底社会体系。”赵维殳进一步阐释。

在赵维殳看来,这些微生物构成的“海底社会”恰似人类文明的微观镜像:既有分工协作,也存在资源竞争。当她将深渊样本带入课堂,学生们看到的不仅是科学知识,更是一种认知范式的转变——中国科学家正在用系统性思维,在人类认知的最边缘绘制新的知识地图。如今,赵维殳仍会梦回那个幽蓝的深渊夜晚,她说:“那些生物还在海底等着我们,去发现更多生命的可能性。”

对生命本质永不停歇的追问

赵维殳的科研足迹遍布全球极端环境:从东南印度洋的深海热液区到青藏高原的火山热泉,她的研究始终聚焦一个核心命题——极端环境下的生命适应机制。这种探索精神甚至延伸至太空领域。

将马里亚纳海沟的微生物样本放入哈工大的火星模拟舱时,赵维殳见证了一场微型生命奇迹:这些深海居民在模拟火星的极端条件下不仅存活,更通过突变加速演化。这种“让下一代活下去”的生存智慧,让她联想到《流浪地球》中人类文明的延续。

“为什么要探究极端环境下的生命?”赵维殳觉得,“往近了看,它极具现实意义。被太阳暴晒后,有人会过敏起疹子,这实质是一种过氧化伤害。人类的许多疾病,癌症、衰老等都与过氧化伤害有关,马里亚纳海沟和珠峰的微生物适应策略就是抗氧化。往远看,深渊微生物的超高新颖性和多样性,展示了深渊在新基因、新结构和新功能方面的巨大资源潜能。这些资源为解决全球生物资源枯竭困境提供了新的选择,也为生物技术、医药、能源等领域的创新应用开辟了广阔前景。”

回顾科研历程,赵维殳将自己定位为“桥梁”:上一代科学家在资源匮乏中开拓,新一代则借助先进技术探索无限可能。这种传承在她指导的00后研究生身上尤为明显——这些年轻人下潜后总说“还没看够”,正是对探索精神最鲜活的注解。而学生提出的“趋同进化”问题,意外推动了她对马里亚纳海沟与珠峰微生物的对比研究,揭示出生命起源的深层框架。

赵维殳制作的极端生物模型

实验室外的赵维殳是学生们眼中的“魔术师”。她设计的“缩头管虫”教具总能在课堂上引发惊叹,而红月夜带学生看月的自然天文课则向学生展现了知识跨界融合的魅力。这种将现实奇观转化为教学素材的能力,源于她对“直白表达真理”的执着。正如她所说:“教学让我回归问题本质,科研则提供解答工具。”这种互动让她在解析深渊微生物生存机制时,总能找到最生动的类比。

社交头像“月球种菜”的图案暴露了赵维殳的科研憧憬——在外星创造生命。这个看似科幻的构想,实则是她对生命起源问题的具象化思考。当团队在“生命禁区”的深渊,看到异常繁荣盛大的“生命狂欢”时,她看到的不仅是医学突破的可能,更是生命适应性的终极证明。

赵维殳的科研之路也始终向着认知边缘延伸。“行则将至,只要生命还在演化,我们的探索就不会停止。”而那张未完成的海底世界“清明上河图”,或许永远不会有最终版本——正如她所说:“生命在深渊写下的故事,我们才刚读懂第一行。”当“奋斗者”号再次下潜时,灯光照亮的不仅是未知生物,更是人类对生命本质永不停歇的追问。

来源: 我是科学人