在全球变化和人类活动日益加剧的背景下，深海作为地球上最后的未知领域，其生态系统的保护与合理利用显得尤为重要。中国科学院海洋研究所深海研究中心李超伦团队通过自主研发的深海大型生物常压培养平台、高压培养平台和原位实验平台，在建立深海环境影响评估标准化实验流程体系方面以及解析全球变化和人类活动对深海生物的双重影响方面取得了一系列进展，相关成果国际学术期刊Journal of Hazardous Materials和Science of The Total Environment等发表。
在深海生物对重金属响应研究方面：多金属硫化物是深海化能生态系统重要的伴生矿产，理解其开发导致的重金属释放对于深海生物群落具有何种影响是深海资源可持续开采的重要保障。团队率先开展深海原位实验，探讨深海生物如何响应重金属释放，评估其毒理学效应，并构建生态环境评价的关键指标和方法体系。研究结果表明，生物在深海原位环境对重金属具有更高的敏感性，揭示了利用深海原位实验平台开展毒理评价的必要性。此外，团队还利用深海大型生物常压培养平台，开展了深海贻贝在矿区常见金属铜的暴露实验，深入阐明了深海贻贝在铜胁迫下的响应策略。结果显示，铜胁迫会显著影响深海贻贝的免疫功能、细胞凋亡和信号转导过程，并影响其碳水化合物代谢、无氧代谢、氨基酸代谢和脂质代谢过程。利用多组学联用方法，挖掘出多个关键基因和代谢物，这些基因和代谢物有望作为评估深海开采对生物影响的关键标志物，为评估深海采矿活动对深海生物的影响提供了新的见解。
在静水压对贻贝的影响研究方面：贻贝科物种具有广泛的深度分布范围，是深海化能生态系统和近海潮间带生态系统的代表性物种，同时也是探讨静水压力对生物分布影响的重要模式类群。为了研究不同深度分布的贻贝科物种对压力环境变化的响应机制，团队利用自主研发的高压实验平台，对比了深海贻贝和浅水贻贝在不同静水压（1 个大气压 和 110 个大气压）下的基因表达变化。结果表明，面对压力变化，深海贻贝主要通过调节脂质代谢基因来响应压力变化，而浅水贻贝则通过下调与免疫相关的基因功能进行应对。这项研究揭示了两种贻贝在应对高压时的不同适应策略。
以上深海实验平台的搭建和应用为揭示深海生物的极端环境适应机制提供了重要支撑，研究成果不仅丰富了对深海生物在不同环境压力下生理响应的理解，也为深海资源的可持续开发和环境保护提供了科学依据。
相关文献：
1. Zhou L#, Lian C#, He Y#, Chi X, Chen H, Zhong Z, Wang M, Cao L, Wang H, Zhang H, Li C*. Toxicology assessment of deep-sea mining impacts on Gigantidas platifrons: A comparative in situ and laboratory metal exposure study. Science of The Total Environment. 2024 Jul 10;933:173184.
2. He Y#, Zhou L#*, Wang M, Zhong Z, Chen H, Lian C, Zhang H, Wang H, Cao L, Li C*. Integrated transcriptomic and metabolomic approaches reveal molecular response and potential biomarkers of the deep-sea mussel Gigantidas platifrons to copper exposure. Journal of Hazardous Materials. 2024 Jul 15;473:134612.
3. Zhong Z#, Guo Y, Zhou L, Chen H, Lian C,Wang H, Zhang H, Cao L, Sun Y, Wang M*,? Li C* Transcriptomic responses and evolutionary insights of deep-sea and shallow-water mussels under high hydrostatic pressure condition. Science of The Total Environment. (Accepted on 2024 Jul 30).
