《Cell》正刊：解码万米深渊钩虾的群体演化与极端环境适应
我们近期在《Cell》发表的研究，通过对 600 余只深海钩虾的基因组分析，揭示了宿主与共生菌协同演化以适应超高压深渊环境的奥秘。
由 XinLab 团队与中科院深海所、华大生命科学研究院合作的研究成果 “The amphipod genome reveals population dynamics and adaptations to hadal environment” 已在顶尖期刊 Cell 发表。该研究通过多组学手段，深度解析了深渊标志性物种——马里亚纳深渊钩虾（Hirondellea gigas）的遗传图景。
研究背景
海沟（Hadal zone，深度 6,000-11,000 米）是地球上最极端的生境之一。H. gigas 是深渊生态系统中的优势物种，能在万米深海形成的超高压下生存。然而，由于样本获取极难，这类物种的种群结构、迁徙规律以及应对极端压力的机制一直是个谜。
核心发现
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万米深海的遗传连通性 研究团队对采集自马里亚纳海沟（MT）、雅浦海沟（YT）和中轴子（CBSC）的 600 余只钩虾进行了测序。发现马里亚纳海沟内的钩虾种群表现出极高的遗传同质性，这意味着万米深渊下的个体可以自由扩散。但在不同海沟之间，种群存在明显的遗传分化，符合“距离隔离”模型。
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宿主-共生菌的“生存契约”
研究发现钩虾体内富集了一类特殊的共生菌（Psychromonas）。通过多组学分析证实，宿主与共生菌之间存在精妙的代谢互补：
- 高压防御：共生菌将胆碱（Choline）转化为三甲胺（TMA），随后宿主通过其扩增的 fmo3 基因将 TMA 转化为三甲胺氧化物（TMAO）。TMAO 是一种关键的蛋白质稳定剂，能帮助细胞抵御万米深海的超高水压。
- 能量获取：在食物极度匮乏的深渊，共生菌协助宿主消化沉降到深海的纤维素和复杂有机物，确保能量供应。
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应对极端的基因组演化 钩虾基因组中，涉及静水压感应、昼夜节律调控和能量代谢的基因家族发生了显著扩增或受到强烈的正向选择。
研究意义
这项研究不仅刷新了我们对深渊生物种群演化的认识，更重要的是，它证明了全共生体（Holobiont）协同进化是复杂生命在极端环境下生存的核心策略。这为深海生物多样性保护和海洋极端生命起源研究提供了宝贵的数据。
协作与致谢
本项目由中科院深海所张海滨研究员、华大基因徐讯、刘珊珊、范广益等共同通讯。刘心在投稿过程参与较多，主要是为文章的申诉、修改和分析等，做了贡献。