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由大片电影制作人转型的水下探险家詹姆斯·卡梅隆上个月在太平洋马里亚纳海沟挑战者深渊的单人深潜，为研究人员打开了世界海洋中一个广阔且未被充分探索的区域。科学家们希望在那里发现、获取和研究大量以前未知的生物和化合物，这些生物和化合物可能在未来有助于解决困扰数十年的医学谜题。
罗格斯大学海洋生态学和深海热液喷口生物学教授，以及该校海洋与海岸科学研究所主任理查德·卢茨说：“有什么地方比我们在这个星球上能够到达的最极端环境更适合寻找具有不寻常特征的适应性和不寻常的化合物呢？”
在4月12日出版的《科学》杂志上，卢茨和合著者，罗格斯大学地质科学以及海洋与海岸科学系的教授保罗·法尔科夫斯基指出，迄今为止从海洋深处采集的少量样本已经向科学家们介绍了一种新的厌氧细菌，称为放线菌，卢茨称其为“具有深刻医学可能性的迷人生物”。卢茨和法尔科夫斯基引用一项研究，其中从栖息在南海约3.3公里深的海底沉积物中的放线菌菌株中分离出的独特化合物已显示出对三种癌性肿瘤细胞系具有强大的活性，并且还显示出抗菌活性。在更容易到达的陆地土壤中发现的几种不同类型的放线菌已经被用于生产抗生素，如链霉素。
卡梅隆的深海挑战者号潜水器成功潜入11公里深处并在那里停留了大约三个小时，这意味着可以从地球上最深的地方采集更多的生物样本。另外三艘船只曾到达挑战者深渊，但其中两艘是机器人。唯一见过挑战者深渊的其他人类是美国海军中尉唐·沃尔什和瑞士海洋学家雅克·皮卡德，他们在1960年乘坐公共汽车大小的深海潜水器的里雅斯特号。日本的海沟号机器人潜艇于1995年3月和伍兹霍尔海洋研究所工程师建造的自主潜艇涅柔斯号于2009年5月进行了这次航行。
在压力下
深海挑战者号在海底停留较长时间的能力意味着未来潜水的科学家可能能够在自然环境中研究放线菌等微生物。“我们从来没有奢侈到能够带回你所说的严格的嗜压菌，即可以在巨大压力下生存的微生物，”卢茨说。通常，这种生物生活在大于5000米的深度。“如果你把它们带到较低的压力下，很可能它们会因为压力的变化而无法生存，所以你实际上没有办法研究这些生物。”借助特殊的加压容器，深海挑战者号的水下探险家甚至可以将活的深海微生物带到水面进行研究。
卢茨将沃尔什和皮卡德1960年挑战者深渊之旅比作埃德蒙·希拉里爵士1953年攀登珠穆朗玛峰和1969年阿波罗11号登月——所有载人、具有里程碑意义的成就都到达了当时难以重复的极端地点。卡梅隆的成就在一定程度上重新燃起了人们对探索的热情，因为他是一位非常成功的电影制作人，但也因为他亲自乘坐设计精良的载具前往海洋最深处，预计该载具将在未来多次前往挑战者深渊。卢茨认识这位电影制作人，曾担任卡梅隆共同制作的iMAX电影《深海火山》的科学指导。
卢茨说，其他载人潜水器无法潜入超过约7公里的深度。他曾乘坐迷你潜艇阿尔文号进行了85次以上的水下航行，并且是1979年首次对热液喷口进行深海探测的成员，当时他是耶鲁大学的博士后。阿尔文号是伍兹霍尔的一艘潜水器，自1960年代以来已进行了4500次潜水，一直是海洋学界的骨干力量，目前正在重建，最大潜水深度约为6.5公里。与此同时，中国的载人潜水器蛟龙号在2011年达到了约5公里的深度，预计今年将进行7公里的潜水。这两者都无法到达世界海洋中超过7公里的16个海沟。
卢茨说：“当热液喷口被发现时，它在科学界引起了震动，并开辟了一个新的研究领域，这个领域跨越了过去三十年，并孕育了我们在海洋领域取得的一些最优秀的科学成果。” 借助深海挑战者号，“你现在可以接触到以前无法接触到的一系列生物。”
未开发的资源
苏格兰阿伯丁大学海洋生物发现中心的研究人员 (MBC) 正在研究深海海洋生物作为新型化合物来源的潜力，这些化合物可用于开发治疗癌症、炎症、感染和寄生虫病的新疗法。他们研究的一种生物是细菌物种 Dermacoccus abyssi sp. nov.，该物种是在马里亚纳海沟通过机器人潜艇采集的泥浆样本中发现的。阿伯丁大学有机化学主席马塞尔·贾斯珀斯说：“我们目前正在努力在压力等应激条件下培养我们拥有的挑战者深渊菌株，以观察这是否会影响它们产生新的化学物质。”
贾斯珀斯说，从六公里以下深度采集的样本数量只有“数百个”。“目前，从三公里以上深度回收的物种中，有一半以上是科学界的新物种。海沟主要是孤立的生态系统，因此我们预计那里会存在一些非常不寻常的特有微生物物种。” 尚不清楚这些微生物的化学性质是否是深海环境特有的。科学家们确实知道海洋化学和陆地化学“大相径庭”，他补充说。“百分之七十五的海洋化学骨架是海洋环境独有的。”
贾斯珀斯承认，卡梅隆的挑战者深渊之旅是一项意义重大的壮举，但像深海挑战者号这样先进的技术目前不太可能被广泛使用。相反，他希望这位电影制作人的高调探险能够激励新一代海洋科学家和工程师开发廉价的采样设备，这些设备可以在任何船只上使用，贾斯珀斯正在与他在阿伯丁的同事一起致力于此。“这将更有用，因为成本是更广泛探索的障碍，”他说。