IFREMER：深入探险深海居民的DNA

项目“为何不探索深渊？”是一项大胆的倡议，带领研究团队穿越世界海洋。他们的目标？是栖息在深海中的微小生物的DNA。摄影师吉尔·马丁（Gilles Martin）捕捉到了这些不为人知的微型生物群落的精髓，从圣皮埃尔和密克隆到布雷斯特。 在“为何不？”号上的一个夜晚 在“为何不？”号上，置身于北大西洋的中心，兴奋的气氛弥漫在空气中。一根含有珍贵秘密的沉积物“胡萝卜”即将浮出水面。丹尼尔·泽皮利、索菲·阿尔诺-翁德和朱莉·普兰正焦急地等待她们送至3000米深处的“章鱼”号回收。希望“章鱼”号的十个管道能带回满满的珍贵沉积物。样本分析工作将立即开始，睡眠在这些关键时刻是一种奢侈。 介形动物：微小的动物，巨大的角色 这些科学家的注意力完全集中在介形动物，一种极小的动物上。最大的标本仅达一毫米，而最小的则以几百微米计。它们都是多细胞生物。 丹尼尔·泽皮利强调这些生物的重要性：“这些拼图的小块对生态系统的运作至关重要。它们适应了极端条件，能在巨大的压力、显著的温度变化甚至有时缺氧的情况下生存。它们与细菌的互动令人着迷。” 这些生物能为我们提供关于许多问题的见解，包括人类健康和对气候变化的适应。它们的DNA蕴含着回答基本问题的钥匙。丹尼尔·泽皮利强调研究这一触手可及的宝藏的紧迫性。 仿生学，即以自然界为灵感进行创新的科学，可以极大地受益于这些发现。丹尼尔·泽皮利呼吁在这些物种消失之前加速研究。人工智能结合对自然的直接观察，可能会彻底革新我们的知识。 深渊平原的探索：一项重大挑战 团队在辽阔的深渊平原上寻找这些生物，这是一个仍然 largely未开发的领域。索菲·阿尔诺-翁德解释说，五六十年代研究过大洋深渊，但热液口泉的发现转移了注意力。然而，这些平原占据了我们星球表面的超过一半。 即便它们像生物量稀少的沙漠，它们却栖息着意想不到的多样化物种。研究者强调我们对地球知之甚少，而标准化工具能让我们在全球范围内比较结果和统一观察。所用的技术将验证或推翻几十年来关于这些物种分布的假设。 索菲·阿尔诺-翁德指出，观察的统一化将使区域独立的清单转变为全球清单。 采样点的仔细选择 团队依靠声纳图像选择采样点。声纳能确定海床是松软的还是坚硬的。目的是寻找开阔区域以避免损坏设备。有时需要妥协或等待更合适的区域。 丹尼尔·泽皮利指出取样器没有配备摄像头，因此工作是“盲目的”。长时间等待而取样器没有正确关闭可能会带来巨大的失望。即便系统完美运作，取样内容仍是未知的惊喜。收获物可能从十几种到上百种，而在深渊栖息的物种总数仍是未知数。 沉积物的性质，例如粘性、砂质或粉末状，影响生物多样性。经行分析以研究这种影响。水样也用称为“Salsa”的泵采集，捕获在海底附近生活的物种。 生活节奏由样本决定 丹尼尔·泽皮利描述活物体返回时的兴奋感：“无法休息，我想见证一切，观察一切，特别是我的小蠕虫！我想理解它们的行为、饮食、运动，与细菌的共生。” 在船上，团队的生活由餐饮和对样本的辛勤分析节奏把控。睡眠是分段的，团队全心投入她们的任务。丹尼尔·泽皮利将这种体验描述为一个 »平行宇宙 »，昼夜已无意义。 工具和协议的开发：一项长期工作 索菲·阿尔诺-翁德解释说，过去十年来，团队将微生物学的方法应用于多细胞生物的研究。目标是开发标准化方法和可转移的采样协议给其他团队。 通过Amigo航次计划，全球已采集近80个地点的样本，无论是由法国海洋研究院的团队还是其他国家的团队采集。唯一缺失的区域是极地。 除了标准化采集方法，还需要开发分子和生物信息学工具来处理数据。这一基础工作花费了三年的准备时间。2017年，团队获得了Genoscope的支持，对继续研究来说至关重要。DNA数据和形态观察的结合预计将推动知识的巨大进步。 “大西洋中的微笑” 法国海洋研究院的船队提供了航行时间给项目，这对研究人员而言是个无价的机会。在圣皮埃尔和密克隆/布雷斯特的活动期间，她们利用这次横断面进行了从不同深度的取样，甚至到了中大西洋洋脊。 索菲说道：“我们做了我称为‘大西洋中的微笑’。我们想研究物种在洋脊两侧的分布，确定洋脊是否成为迁移的障碍，并比较两侧社区的结构。” Amigo任务允许在多种区域采集样本，包括太平洋的海沟，深度超过6000米。国际号召也使得收集了其他团队采集的沉积物样本。 研究人员现正专注于分析阶段，这项工作至少需要五年。索菲·阿尔诺-翁德指出，沉积物和DNA库将被保留以备将来使用更先进的技术进行分析。 代谢条形编码：生物多样性研究的革命 研究计划基于“代谢条形编码”，一种利用分子工具揭示复杂样本中生物多样性的技术。原理是定位、扩增和测序标记基因，这些基因允许识别样本中存在的物种。 这些DNA条形码通过英国牛津纳米孔技术开发的新型测序技术获得。该技术通过纳米孔让扩增的DNA分子通过。当DNA分子穿过纳米孔时，它以特定于它的序列的方式干扰电信号。 分子生物学研究工程师Julie Poulain强调测序的重要性对生物多样性研究。这项工作的新颖性在于在“为何不？”号上通过游牧测序仪MinIon进行的这一操作实验。 MinIon的误差范围为5%至10%，而实验室技术仅为0.1%。数千个DNA条形码被同时测序并与参考数据库进行比较。由研究计划不断丰富的这些数据库可帮助判断是否存在新物种。然后这些信息与形态观察数据交叉验证。 Julie Poulain解释说，可以在24至48小时内通过原位测序获得结果，这能促进样本的储存并使得在深入探索前对采样点进行初探。 “为何不？”：一艘传奇的船只 “为何不？”号，长110米的远洋船，属于法国海洋研究院舰队。它以专注于极地探险的夏尔科特船长的四艘船命名。自2005年启用以来，它被用于水文、制图和法国海军的任务。 吉尔·马丁：一位专注于深渊的摄影师 Daniela Zeppilli 解释说，其目标是揭示深海生物的美丽，就像 Tara 对浮游生物所做的那样。这就是为什么他们邀请了 Gilles Martin，一位能够以艺术家的眼光捕捉微小之美的才华横溢的摄影师。 Gilles Martin 拍摄了中沙生物，还包括多毛类蠕虫、甲壳类和软体动物等大型海洋生物。他首先记录了“Pourquoi pas ?”号上女研究员的工作，随后他的任务将他引向不同的尺度，探索一个对他而言未知的世界。 在他的图尔工作室里，他使用了适合动物体型的设备：皮腔、立体显微镜和蔡司光学显微镜。他还前往布雷斯特的 IFREMER，使用能够放大几百万倍的扫描电子显微镜进行工作。 […]