極端生物學(xué)是歲下上河上海交通大學(xué)副研究員趙維殳傾注全部熱忱之所在。在2021年10月至12月期間，潛馬清明她潛入地球最深處馬里亞納海溝，納海女科探尋海底世界的溝位基因奧秘與生命哲學(xué)。澎湃新聞?dòng)浾?鄒橋(03:17)
一滴水出現在趙維殳的學(xué)家想繡課堂上，大一新生用清澈的出海眼神盯著(zhù)這滴清澈的水。如果不是歲下上河因為被封裝在儀器中，它看起來(lái)沒(méi)什么稀奇。潛馬清明
但下一刻，納海女科當得知這滴水的溝位來(lái)歷和內涵，沒(méi)有學(xué)生能忍住不“哇”地出聲。學(xué)家想繡
這滴水來(lái)自全世界最深的出海海底，馬里亞納海溝約11000米深處，歲下上河那里水壓高達1100個(gè)大氣壓，潛馬清明相當于20頭大象站在一個(gè)指甲蓋上。納海女科
跟著(zhù)這一滴水一起“浮出水面”的，還有近九成此前未被世界認識的微生物。這背后的采集和研究工作，都由趙維殳所在的中國科研團隊完成。
2021年11月，33歲的趙維殳搭乘我國自主研發(fā)的“奮斗者”號載人潛水器，下潛到馬里亞納海溝9700米深處，她的老師肖湘則在同一航次潛往了海溝最深的10909米處。航次結束的近三年時(shí)間，科學(xué)家團隊爭分奪秒，研究鑒定出7564種深淵原核微生物，其中89.4%為未報道新物種，由此建立并開(kāi)放出全球唯一的深淵微生物大數據庫。而以趙維殳為核心的數據分析團隊則從中揭示出深淵生態(tài)系統的適應策略和新穎性成因，進(jìn)一步拓寬人類(lèi)對極端環(huán)境下生命過(guò)程的認知。
北京時(shí)間2025年3月7日凌晨，全球頂級學(xué)術(shù)期刊《細胞》（Cell）以封面專(zhuān)輯的形式，重磅發(fā)布趙維殳所在“溟淵計劃”研究團隊的深淵生命第一階段科研成果：1篇旗艦文章勾勒項目全貌，3篇研究論文分別聚焦深淵中的原核微生物、無(wú)脊椎動(dòng)物（鉤蝦）和脊椎動(dòng)物（魚(yú)類(lèi)）——中國科研團隊不滿(mǎn)足于觀(guān)察最深點(diǎn)的現象，而力圖勾勒深淵全貌、個(gè)體乃至其中“文明”，按照趙維殳的話(huà)來(lái)說(shuō)，他們是在繡海底的“清明上河圖”。
1988年出生的趙維殳是上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院副研究員，馬里亞納海溝以外，她的身影還出現在東南印度洋、南海冷泉、青藏高原熱泉、珠峰登山大本營(yíng)等出海和野外科考一線(xiàn)，探索著(zhù)極端環(huán)境下微生物的生命過(guò)程。她還喜歡琢磨如何將這些科考經(jīng)驗和科學(xué)知識帶去學(xué)生的課堂，顯然也擅長(cháng)于此。就在2024年，趙維殳以組別第一名的成績(jì)，拿下全國高校青教賽理科組一等獎。
一個(gè)探險者和她的“溟淵”時(shí)刻
2021年11月13日，夜間潛次，在馬里亞納海溝九千多米的深淵，趙維殳知道有些東西向她打開(kāi)了。
能來(lái)到這個(gè)地方，對趙維殳是偶然也是必然。趙維殳本科也就讀于上海交大，大三那年，上海交大生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院/微生物代謝國家重點(diǎn)實(shí)驗室、深部生命國際研究中心主任肖湘剛開(kāi)出一門(mén)《海洋世界探秘》的通識課，深深吸引了當時(shí)來(lái)旁聽(tīng)的趙維殳。肖湘也很快發(fā)現了這個(gè)對科研感興趣的好苗子，在趙維殳大四那年，肖湘把她送上了中國當時(shí)唯一的深海遠洋科考船“大洋一號”。這個(gè)當時(shí)船上唯一的本科生，親手摸著(zhù)采來(lái)的冰涼海水，眼神望向海底，決心開(kāi)啟極端生命的探索之旅。
2020年2月，中國研發(fā)生產(chǎn)的“奮斗者”號載人潛水器完成了總裝和陸上聯(lián)調。同年 11月，“奮斗者”號在馬里亞納海溝成功達到最深處，坐底深度10909米。在此背景下，中國科學(xué)家果斷決定啟動(dòng)去往馬里亞納海溝的科考航次，由上海交通大學(xué)、中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、華大集團等多家單位聯(lián)合主導的“溟淵計劃”（馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計劃，英文簡(jiǎn)稱(chēng)“MEER計劃”）也應運而生，肖湘是聯(lián)合發(fā)起人和召集科學(xué)家。
“那樣深的海底是什么樣的誰(shuí)也不知道，只知道要先過(guò)去?！壁w維殳說(shuō)，其實(shí)最初登上科考船奔赴作業(yè)區時(shí)，大家還沒(méi)形成一份完整的采樣計劃和研究方案，但各有科學(xué)假設。趙維殳主要研究微生物，其他還有包括研究大生物、地球物理、地質(zhì)等各個(gè)方向的科學(xué)家。航次頻遇臺風(fēng)，大家忍著(zhù)頭暈碰撞想法，“這是中國第一次到這么深的海洋進(jìn)行探索，為什么不把所有的樣品放在一起，做一個(gè)大的研究呢？”船上的科學(xué)家們“野心勃勃”，敲定分不同區域系統下潛調查。
在2021年之前，全世界登過(guò)月球的有12個(gè)人，去過(guò)馬里亞納海溝的只有9個(gè)人，且大多鉚著(zhù)最深點(diǎn)去。中國科研團隊則希望在海溝沿著(zhù)不同的坡度做全面調查，構建更完整的深淵“風(fēng)貌”認知。他們商量著(zhù)，要畫(huà)出“清明上河圖”般的海底圖景。由此，被安排夜潛到9700米深處的年輕人趙維殳，反而成了登陸這個(gè)點(diǎn)的“世界第一人”。
當科考船到達采樣目的地附近時(shí)，就會(huì )放下“奮斗者”號，一次坐主駕、副駕、科研人員三人。算上下潛和上浮的時(shí)間，趙維殳在潛器內待了將近12個(gè)小時(shí)。
“奮斗者號”一點(diǎn)點(diǎn)往下探，趙維殳很快被迷住了。黑暗中，熒光生物?！癱hua”一下，流星般閃過(guò)窗口，黃的、綠的、藍的、紅的。坐底的那一刻，潛水器頭部的探照燈打開(kāi)，海水呈現出一種此生未見(jiàn)的幽藍色，循著(zhù)光映射的地方，她的眼睛好像不斷在快速變焦。剛開(kāi)始只有藍；再聚焦，游動(dòng)的透明小水母、小蝦開(kāi)始被瞳孔捕捉到；往下看，荒漠一般的海床，其實(shí)趴著(zhù)透明的海參、海星、?？詾槭歉邏合隆吧麉^”的深淵，呈現出異常繁榮盛大的“生命狂歡”。當時(shí)當刻，便成永恒。
忙碌的不止趙維殳的眼睛。潛水器一側，往下是“懸崖”，往上是峭壁，海溝如倒扣的山脈，但一階一階并不平整，“奮斗者”號在此爬出一段高差近八九百米的坡，伸出機械臂采樣。趙維殳要負責采樣計劃，微生物樣本用插入泥土的柱狀工具收集；?？却笠恍┑纳?，放進(jìn)生物箱；還有巖石，趙維殳的潛次撿到一塊距今三百萬(wàn)年的玄武巖，被送給同航次的浙江大學(xué)地質(zhì)學(xué)家吳濤做分析。
“人在萬(wàn)米深淵，不害怕嗎？”記者問(wèn)趙維殳。
她笑了，“不會(huì )怕這個(gè)，只擔心科研任務(wù)完不成，擔心我的科學(xué)假設是錯的?！彼芸煅a充，“但無(wú)所謂，證明或證偽對科學(xué)來(lái)說(shuō)都有價(jià)值?！?/p>
一個(gè)科研人員和她的“Cell”之旅??????
上浮到船上后，時(shí)間被壓縮得更緊。為了最大限度地保持海底微生物的活性，趙維殳和她的同伴們在船上馬不停蹄地開(kāi)始做樣本處理，對它們進(jìn)行高壓培養，而新鮮的樣本后續也讓團隊“搶救”到了一些深淵微生物未被發(fā)現的特性。
回到岸上，還有更枯燥繁重的工作，趙維殳所在的實(shí)驗室里堆了一千七百多份樣本，要再切塊，放到小樣品管里做提取檢測核酸、蛋白等生物數據。這些實(shí)驗數據最后經(jīng)統計，達到了100TB，遠高于其他國家科學(xué)家在過(guò)去10年海洋科考中的總數據量，“咱們中國科學(xué)家做事就是這個(gè)風(fēng)格，能做的都做掉，能測的都測了?！北藭r(shí)上海交大在校友楊元慶的資助下剛剛搭建“思源一號”超級計算平臺，“溟淵計劃”便是它跑的第一個(gè)大數據。
與此同時(shí)，趙維殳腦中一直運轉著(zhù)自己的科學(xué)假設，“我們的觀(guān)點(diǎn)是，在馬溝底部這樣的極端環(huán)境，要么什么都沒(méi)有，要么有比上面有更豐富的生命過(guò)程，高壓會(huì )激發(fā)生命的特殊活性嗎？”在下潛的過(guò)程中，科學(xué)家們已經(jīng)用肉眼初見(jiàn)了一個(gè)“異常繁榮的海底生態(tài)系統”，而經(jīng)過(guò)整體分析，團隊鑒定出7564個(gè)物種水平的代表性微生物基因組，其中89.4%是新發(fā)現的——它跟全球已知的海洋微生物物種數量相當，直接將人們對深淵微生物的認知提升了一個(gè)數量級。
深淵微生物的超高新穎性和多樣性，展示了深淵在新基因、新結構和新功能方面的巨大資源潛能。肖湘曾在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)談到，這些資源為解決全球生物資源枯竭困境提供了新的選擇，也為生物技術(shù)、醫藥、能源等領(lǐng)域的創(chuàng )新應用開(kāi)辟了廣闊前景。
但藏在龐大數據背后的，一定還有別的生命真相。就像《清明上河圖》不僅還原了北宋風(fēng)貌，還道出市井人物的關(guān)系。微生物在高壓下生存的適應策略是什么？
三年時(shí)間，有時(shí)是凌晨，有時(shí)是夢(mèng)醒，那些影影綽綽的真相被存在她大腦的“后臺”，她一點(diǎn)點(diǎn)想，在團隊和審稿人的意見(jiàn)中一點(diǎn)點(diǎn)打磨。終于，100TB“面目模糊”的大數據被“畫(huà)龍點(diǎn)睛”成精簡(jiǎn)的科學(xué)理論，連同其他成果，在2025年被《細胞》（Cell）以封面專(zhuān)輯的形式重磅發(fā)布。
依托海量的、覆蓋面極廣的樣本，趙維殳打破國際主流觀(guān)點(diǎn)，發(fā)現這些“小家伙”的生存策略事實(shí)上有“精簡(jiǎn)型”和“多能型”兩種。
“精簡(jiǎn)型就是，它把自己的基因組精簡(jiǎn)到極致，只保留核心功能，應對最關(guān)鍵的問(wèn)題；而多能型相反，它的基因組很大，什么都往里放，但不需要的就先不表達、不用?！壁w維殳補充介紹，“所以精簡(jiǎn)型是那些深淵特有的微生物類(lèi)型，海底有‘垃圾’，它就利用高壓來(lái)‘吃’垃圾；而多能型可以適配局部環(huán)境變化，在海底不同的地方遷移?！迸c此同時(shí)，深淵微生物們既相互依賴(lài)，也相互競爭，支撐起一個(gè)繁榮的“海底社會(huì )”。趙維殳說(shuō)得興致勃勃，“小家伙是不是和我們人的生存適應策略也挺像?！?/p>
趙維殳說(shuō)，在被激發(fā)科研愛(ài)好之前，她被人說(shuō)過(guò)做事“沒(méi)長(cháng)性”，哪怕真的走進(jìn)科研世界，她好像也是“出成果比較慢”的那種。但在馬溝的海底，這個(gè)研究極端世界的科學(xué)家感覺(jué)自己也被極端環(huán)境激發(fā)了，她覺(jué)得那些小小的生命伸出看不見(jiàn)的觸角探向自己，試圖告訴她一些生命的真相，而她將用一生去尋找這些真相。如今，她收到了其中一些真相，還把它們告訴了世界。
一個(gè)青年教師和她的“深淵套娃杯”
趙維殳的征旅途不止馬里亞納海溝，這位“高能量J人”閑不住，足跡遍及東南印度洋海底、南海冷泉、青藏高原熱泉、珠峰登山大本營(yíng)等出海和野外科考一線(xiàn)，哪里有極端環(huán)境，哪里就有她的研究課題，可能的話(huà)，她還渴望把研究做到太空去。
科考以外，趙維殳也毫不掩飾對教書(shū)工作的喜愛(ài)，她講《海洋世界探秘》，還開(kāi)了課程專(zhuān)門(mén)講極端生命?！拔业囊恍┛茖W(xué)問(wèn)題，其實(shí)是被學(xué)生追問(wèn)出來(lái)的?！北热?，曾有學(xué)生問(wèn)她，在不同的環(huán)境中，生物的適應策略是趨同還是趨異？這在趙維殳看來(lái)是極有價(jià)值的問(wèn)題，她把馬里亞納海溝和珠峰作為對照環(huán)境，發(fā)現確有趨同的現象，“這體現生命在起源時(shí)，就有一些固定的框架，我們正在研究這件事?！壁w維殳說(shuō)，教學(xué)會(huì )幫她回歸初心，重新審視一些問(wèn)題；而科研工作則提供手段和工具，推動(dòng)她回答這些問(wèn)題。
“教與研”相互促進(jìn)的另一面，則是考驗她能不能用簡(jiǎn)單直白的話(huà)語(yǔ)概述真理。寫(xiě)文章需要這個(gè)能力，講課更需要。她喜歡把自己在海底看到的東西，展示給學(xué)生看，圖片表達不夠的，就用教具演示。她做了個(gè)遇到危險會(huì )“縮頭”的海底火山中的生物“管蟲(chóng)”模型，每次她出其不意地讓這個(gè)教具一“縮頭”，底下的學(xué)生們就默契“哇”一聲，趙維殳每次也被感染得很快樂(lè )，露出“得逞”的笑。
事實(shí)上，所有人都可能是趙維殳的學(xué)生——她的背包里慣常塞四個(gè)杯子，一個(gè)喝水，三個(gè)泡沫塑料“套娃杯”。三個(gè)杯子，一個(gè)是正常環(huán)境下的，一個(gè)曾被帶去馬溝兩千米水深處，一個(gè)則是近萬(wàn)米深處。她常向人展示正常的杯子，再請他們猜杯子去到萬(wàn)米水深時(shí)會(huì )發(fā)生什么？有人說(shuō)被壓癟，有人說(shuō)沒(méi)什么變化，這時(shí)，她再從正常的杯子里把另兩個(gè)抽出來(lái)——人們會(huì )發(fā)現，兩千米的杯小了很多，但萬(wàn)米杯卻沒(méi)比兩千米杯小太多，三者的形狀基本一致，“科學(xué)世界的規律常常超乎人們的想象?！?/p>
趙維殳也帶碩士、博士生，“我跟肖湘老師差20歲，再過(guò)兩年，比我小20歲的孩子就會(huì )進(jìn)我們組來(lái)做實(shí)驗了?！壁w維殳說(shuō)，不同學(xué)生的興趣點(diǎn)不一樣，方向也不同，有做隕石想研究生命起源的，有做計算機想做生命模擬的，“現在的學(xué)生很有想法，彼此之間會(huì )產(chǎn)生多元的碰撞，也會(huì )帶來(lái)新的知識，我也要跟他們學(xué)?！?/p>
一個(gè)地球公民和她的“月球種菜”夢(mèng)
“4歲時(shí)我就在想，我為什么活著(zhù)？活著(zhù)的意義是什么？后來(lái)我又問(wèn)，生命的意義是什么？我一直在想這種問(wèn)題。后來(lái)，做科研緩解了這種焦慮和追問(wèn)，因為我開(kāi)始自己找答案了?！?/p>
理性與感性，在這位“85后”女科學(xué)家的身上都很顯然?？础读骼说厍颉冯娪皶r(shí)，趙維殳會(huì )認真琢磨太空電梯怎么才能造起來(lái)，看“50歲以上的老兵出列”時(shí)，她又深受感動(dòng)。她在最新的一項研究中，把深海微生物樣品放進(jìn)哈工大的地面空間模擬火星艙里，發(fā)現了意想不到的結果，“在域外比如火星這樣的超極端環(huán)境下，那些來(lái)自深海的微生物不僅能夠存活下來(lái)，還能夠快速演化，主要依靠產(chǎn)生巨大的突變。就像是，我這一代人算了不過(guò)了，讓下一代能夠活下去?！壁w維殳說(shuō)，“你看，是不是和《流浪地球》一樣。這是微生物的智慧，也是生命的智慧。生命是非常偉大的?！?/p>
為什么要探究極端環(huán)境下的生命？趙維殳覺(jué)得，往近了看，它極具現實(shí)意義。被太陽(yáng)暴曬后，有人會(huì )過(guò)敏起疹子，這實(shí)質(zhì)是一種過(guò)氧化傷害，“我們人類(lèi)的許多疾病、癌癥、衰老等都與過(guò)氧化傷害，那馬溝和珠峰的微生物適應策略是什么？就是抗氧化?！?/p>
而把這一生的研究放進(jìn)更廣大的維度，科學(xué)家想追問(wèn)的，是這個(gè)世界乃至宇宙的源頭，也是4歲女孩最初的疑問(wèn)。趙維殳的頭像，是一棵種在月球上的小小綠葉，背景是地球，趙維殳管這張圖叫“月球種菜”。她覺(jué)得在她這一代，這是有可能發(fā)生的。
“我有一個(gè)最大的幻想，就是將來(lái)去到一個(gè)沒(méi)有生命的外星，實(shí)踐一下把它從沒(méi)有生命的狀態(tài)改造成有生命的狀態(tài)，這就是對我們生命起源最大的證實(shí)?！壁w維殳笑了，“這個(gè)幻想當然還很遙遠，但我還年輕，還能繼續努力很多年。行則將至嘛?！?/p>
?。ㄖ袊ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)展基金會(huì )中國正能量網(wǎng)絡(luò )傳播專(zhuān)項基金資助支持項目）
白浪 設計
趙維殳在第七屆全國高校青年教師教學(xué)競賽現場(chǎng)。
三個(gè)演示不同水深作用的泡沫塑料杯。
趙維殳制作的極端生物模型。
深淵中的生物
馬溝海底海星
深淵中的生物
在馬溝海底作業(yè)的“奮斗者號”。
3月7日，“溟淵計劃”第一階段成果正式發(fā)布。
2021年，結束了西太平洋海域深淵科考任務(wù)的“奮斗者”號載人潛水器順利返航（左四為趙維殳，右三為肖湘）
馬里亞納海溝下的一滴水，被趙維殳做成了教具。 本文圖片均為 受訪(fǎng)者 供圖
