近日，中国海洋大学海洋生命学院张晓华教授团队、刘晓收教授以及海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室赵美训教授团队在万米深渊沉积动力过程及深部生物圈方面取得最新研究成果。研究团队从马里亚纳海沟“挑战者深渊”10816米水深处获得了一根长约7.5米的柱状沉积物样品，针对该岩芯开展了有机地球化学和微生物学分析，首次提供了马里亚纳海沟“挑战者深渊”海底深部沉积物（>1.5米）的有机碳表观年龄框架，发现万米深渊海沟沉积物的非连续沉积特征及其塑造的世界最深处海洋与众不同的深部生物圈。
深渊海沟具有特殊的“漏斗”型地貌特征，强力、高速的沉积事件偶有发生，导致原有沉积次序改变，进而对深部生物圈产生显著影响。本研究通过测量沉积物样品的总有机碳（TOC）δ13C和14C同位素，揭示了马里亚纳海沟“挑战者深渊”沉积物的非连续沉积特征，特别是浅层0-28厘米的TOC-δ13C相比深层样品明显偏负，且TOC-14C年龄更老。相应地，浅层~27厘米的微生物群落组成及胞外酶学活性与深层沉积物具有显著区别，这可能与突发的沉积事件引入的有机质组分和微生物细胞，以及氧化还原条件变化密切相关。在更深层沉积物中，尽管受额外非连续沉积事件的影响，微生物丰度及群落组成发生一定程度变化，但有机质的可得性使其整体维持稳定。这些结果强调了获取深渊海沟深部沉积物样品对研究深渊底栖微生物的重要性，表明发生于世界最深处海洋的高速沉积事件对其深部生物圈具有重要调控作用。
上述成果以“A unique subseafloor microbiosphere in the Mariana Trench driven by
episodic sedimentation（马里亚纳海沟非连续沉积驱动的独特海底微生物圈）”为题发表在中国海洋大学和崂山实验室联合主办的权威国际期刊MarineLifeScience&Technology，通讯作者为张晓华教授、赵美训教授及刘晓收教授，第一作者为海洋生命学院刘吉文教授、海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室李大伟副教授和海洋生命学院在读博士生何新新同学。该项工作同时得到了学校海底科学与探测技术教育部重点实验室、船舶中心以及英国东英吉利大学相关科研人员的鼎力支持，显示出学科交叉与国际合作的重要性。
本研究中的马里亚纳海沟“挑战者深渊”柱状沉积物样品由中国海洋大学“东方红3”船于2020年7月采集。这也是目前国际上在万米深渊采集的最长的柱状沉积物样品，彰显了学校在全海深高质量长岩芯样品采集技术方面的优势地位。研究团队还对该岩芯中微生物驱动的有机硫DMSP循环进行了研究，成果发表于Applied and Environmental Microbiology。这些研究结果是课题组在前期发现马里亚纳海沟深渊水体具有特殊的烷烃降解菌（Liu et al. Microbiome, 2019, 7: 47）、多糖降解菌（Zhu et al. Microbiome, 2023, 11: 175）和氨氧化古菌新谱系（Zhong et al. Microbiome, 2020, 8: 78），以及DMSP对深渊微生物具有压力保护作用（Zheng et al. Nature Communications, 2020, 11: 4658）后所取得的又一项重要研究成果，为深入理解万米深渊微生物的群落形成、生命特征及驱动元素循环的机制提供了重要理论依据。
通讯员：刘吉文
图1 马里亚纳海沟万米深渊沉积物采样站位、沉积物总有机碳δ13C和14C同位素含量及微生物丰度和群落组成的垂直变化
论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s42995-023-00212-y
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