一滴水出現(xiàn)在趙維殳的課堂上，大一新生用清澈的眼神盯著這滴清澈的水。如果不是因為被封裝在儀器中，它看起來沒什么稀奇。

但下一刻，當?shù)弥@滴水的來歷和內(nèi)涵，沒有學生能忍住不“哇”地出聲。

這滴水來自全世界最深的海底，馬里亞納海溝約11000米深處，那里水壓高達1100個大氣壓，相當于20頭大象站在一個指甲蓋上。

跟著這一滴水一起“浮出水面”的，還有近九成此前未被世界認識的微生物。這背后的采集和研究工作，都由趙維殳所在的中國科研團隊完成。

馬里亞納海溝下的一滴水，被趙維殳做成了教具。 本文圖片均為 受訪者 供圖

2021年11月，33歲的趙維殳搭乘我國自主研發(fā)的“奮斗者”號載人潛水器，下潛到馬里亞納海溝9700米深處，她的老師肖湘則在同一航次潛往了海溝最深的10909米處。航次結(jié)束的近三年時間，科學家團隊爭分奪秒，研究鑒定出7564種深淵原核微生物，其中89.4%為未報道新物種，由此建立并開放出全球唯一的深淵微生物大數(shù)據(jù)庫。而以趙維殳為核心的數(shù)據(jù)分析團隊則從中揭示出深淵生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)策略和新穎性成因，進一步拓寬人類對極端環(huán)境下生命過程的認知。

2021年，結(jié)束了西太平洋海域深淵科考任務(wù)的“奮斗者”號載人潛水器順利返航（左四為趙維殳，右三為肖湘）

北京時間2025年3月7日凌晨，全球頂級學術(shù)期刊《細胞》（Cell）以封面專輯的形式，重磅發(fā)布趙維殳所在“溟淵計劃”研究團隊的深淵生命第一階段科研成果：1篇旗艦文章勾勒項目全貌，3篇研究論文分別聚焦深淵中的原核微生物、無脊椎動物（鉤蝦）和脊椎動物（魚類）——中國科研團隊不滿足于觀察最深點的現(xiàn)象，而力圖勾勒深淵全貌、個體乃至其中“文明”，按照趙維殳的話來說，他們是在繡海底的“清明上河圖”。

3月7日，“溟淵計劃”第一階段成果正式發(fā)布。

1988年出生的趙維殳是上海交通大學生命科學技術(shù)學院副研究員，馬里亞納海溝以外，她的身影還出現(xiàn)在東南印度洋、南海冷泉、青藏高原熱泉、珠峰登山大本營等出海和野外科考一線，探索著極端環(huán)境下微生物的生命過程。她還喜歡琢磨如何將這些科考經(jīng)驗和科學知識帶去學生的課堂，顯然也擅長于此。就在2024年，趙維殳以組別第一名的成績，拿下全國高校青教賽理科組一等獎。

一個探險者和她的“溟淵”時刻

2021年11月13日，夜間潛次，在馬里亞納海溝九千多米的深淵，趙維殳知道有些東西向她打開了。

能來到這個地方，對趙維殳是偶然也是必然。趙維殳本科也就讀于上海交大，大三那年，上海交大生命科學技術(shù)學院/微生物代謝國家重點實驗室、深部生命國際研究中心主任肖湘剛開出一門《海洋世界探秘》的通識課，深深吸引了當時來旁聽的趙維殳。肖湘也很快發(fā)現(xiàn)了這個對科研感興趣的好苗子，在趙維殳大四那年，肖湘把她送上了中國當時唯一的深海遠洋科考船“大洋一號”。這個當時船上唯一的本科生，親手摸著采來的冰涼海水，眼神望向海底，決心開啟極端生命的探索之旅。

2020年2月，中國研發(fā)生產(chǎn)的“奮斗者”號載人潛水器完成了總裝和陸上聯(lián)調(diào)。同年 11月，“奮斗者”號在馬里亞納海溝成功達到最深處，坐底深度10909米。在此背景下，中國科學家果斷決定啟動去往馬里亞納海溝的科考航次，由上海交通大學、中國科學院深?？茖W與工程研究所、華大集團等多家單位聯(lián)合主導的“溟淵計劃”（馬里亞納海溝環(huán)境與生態(tài)研究計劃，英文簡稱“MEER計劃”）也應(yīng)運而生，肖湘是聯(lián)合發(fā)起人和召集科學家。

“那樣深的海底是什么樣的誰也不知道，只知道要先過去?！壁w維殳說，其實最初登上科考船奔赴作業(yè)區(qū)時，大家還沒形成一份完整的采樣計劃和研究方案，但各有科學假設(shè)。趙維殳主要研究微生物，其他還有包括研究大生物、地球物理、地質(zhì)等各個方向的科學家。航次頻遇臺風，大家忍著頭暈碰撞想法，“這是中國第一次到這么深的海洋進行探索，為什么不把所有的樣品放在一起，做一個大的研究呢？”船上的科學家們“野心勃勃”，敲定分不同區(qū)域系統(tǒng)下潛調(diào)查。

在2021年之前，全世界登過月球的有12個人，去過馬里亞納海溝的只有9個人，且大多鉚著最深點去。中國科研團隊則希望在海溝沿著不同的坡度做全面調(diào)查，構(gòu)建更完整的深淵“風貌”認知。他們商量著，要畫出“清明上河圖”般的海底圖景。由此，被安排夜?jié)摰?700米深處的年輕人趙維殳，反而成了登陸這個點的“世界第一人”。

當科考船到達采樣目的地附近時，就會放下“奮斗者”號，一次坐主駕、副駕、科研人員三人。算上下潛和上浮的時間，趙維殳在潛器內(nèi)待了將近12個小時。

在馬溝海底作業(yè)的“奮斗者號”。

“奮斗者號”一點點往下探，趙維殳很快被迷住了。黑暗中，熒光生物常“chua”一下，流星般閃過窗口，黃的、綠的、藍的、紅的。坐底的那一刻，潛水器頭部的探照燈打開，海水呈現(xiàn)出一種此生未見的幽藍色，循著光映射的地方，她的眼睛好像不斷在快速變焦。剛開始只有藍；再聚焦，游動的透明小水母、小蝦開始被瞳孔捕捉到；往下看，荒漠一般的海床，其實趴著透明的海參、海星、海葵……原以為是高壓下“生命禁區(qū)”的深淵，呈現(xiàn)出異常繁榮盛大的“生命狂歡”。當時當刻，便成永恒。

深淵中的生物

馬溝海底海星

深淵中的生物

忙碌的不止趙維殳的眼睛。潛水器一側(cè)，往下是“懸崖”，往上是峭壁，海溝如倒扣的山脈，但一階一階并不平整，“奮斗者”號在此爬出一段高差近八九百米的坡，伸出機械臂采樣。趙維殳要負責采樣計劃，微生物樣本用插入泥土的柱狀工具收集；海葵等大一些的生物，放進生物箱；還有巖石，趙維殳的潛次撿到一塊距今三百萬年的玄武巖，被送給同航次的浙江大學地質(zhì)學家吳濤做分析。

“人在萬米深淵，不害怕嗎？”記者問趙維殳。

她笑了，“不會怕這個，只擔心科研任務(wù)完不成，擔心我的科學假設(shè)是錯的?！彼芸煅a充，“但無所謂，證明或證偽對科學來說都有價值?！?/p>

一個科研人員和她的“Cell”之旅                                   

上浮到船上后，時間被壓縮得更緊。為了最大限度地保持海底微生物的活性，趙維殳和她的同伴們在船上馬不停蹄地開始做樣本處理，對它們進行高壓培養(yǎng)，而新鮮的樣本后續(xù)也讓團隊“搶救”到了一些深淵微生物未被發(fā)現(xiàn)的特性。

回到岸上，還有更枯燥繁重的工作，趙維殳所在的實驗室里堆了一千七百多份樣本，要再切塊，放到小樣品管里做提取檢測核酸、蛋白等生物數(shù)據(jù)。這些實驗數(shù)據(jù)最后經(jīng)統(tǒng)計，達到了100TB，遠高于其他國家科學家在過去10年海洋科考中的總數(shù)據(jù)量，“咱們中國科學家做事就是這個風格，能做的都做掉，能測的都測了。”彼時上海交大在校友楊元慶的資助下剛剛搭建“思源一號”超級計算平臺，“溟淵計劃”便是它跑的第一個大數(shù)據(jù)。

與此同時，趙維殳腦中一直運轉(zhuǎn)著自己的科學假設(shè)，“我們的觀點是，在馬溝底部這樣的極端環(huán)境，要么什么都沒有，要么有比上面有更豐富的生命過程，高壓會激發(fā)生命的特殊活性嗎？”在下潛的過程中，科學家們已經(jīng)用肉眼初見了一個“異常繁榮的海底生態(tài)系統(tǒng)”，而經(jīng)過整體分析，團隊鑒定出7564個物種水平的代表性微生物基因組，其中89.4%是新發(fā)現(xiàn)的——它跟全球已知的海洋微生物物種數(shù)量相當，直接將人們對深淵微生物的認知提升了一個數(shù)量級。

深淵微生物的超高新穎性和多樣性，展示了深淵在新基因、新結(jié)構(gòu)和新功能方面的巨大資源潛能。肖湘曾在接受媒體采訪時談到，這些資源為解決全球生物資源枯竭困境提供了新的選擇，也為生物技術(shù)、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用開辟了廣闊前景。

但藏在龐大數(shù)據(jù)背后的，一定還有別的生命真相。就像《清明上河圖》不僅還原了北宋風貌，還道出市井人物的關(guān)系。微生物在高壓下生存的適應(yīng)策略是什么？

三年時間，有時是凌晨，有時是夢醒，那些影影綽綽的真相被存在她大腦的“后臺”，她一點點想，在團隊和審稿人的意見中一點點打磨。終于，100TB“面目模糊”的大數(shù)據(jù)被“畫龍點睛”成精簡的科學理論，連同其他成果，在2025年被《細胞》（Cell）以封面專輯的形式重磅發(fā)布。

依托海量的、覆蓋面極廣的樣本，趙維殳打破國際主流觀點，發(fā)現(xiàn)這些“小家伙”的生存策略事實上有“精簡型”和“多能型”兩種。

“精簡型就是，它把自己的基因組精簡到極致，只保留核心功能，應(yīng)對最關(guān)鍵的問題；而多能型相反，它的基因組很大，什么都往里放，但不需要的就先不表達、不用。”趙維殳補充介紹，“所以精簡型是那些深淵特有的微生物類型，海底有‘垃圾’，它就利用高壓來‘吃’垃圾；而多能型可以適配局部環(huán)境變化，在海底不同的地方遷移。”與此同時，深淵微生物們既相互依賴，也相互競爭，支撐起一個繁榮的“海底社會”。趙維殳說得興致勃勃，“小家伙是不是和我們?nèi)说纳孢m應(yīng)策略也挺像?！?/p>

趙維殳說，在被激發(fā)科研愛好之前，她被人說過做事“沒長性”，哪怕真的走進科研世界，她好像也是“出成果比較慢”的那種。但在馬溝的海底，這個研究極端世界的科學家感覺自己也被極端環(huán)境激發(fā)了，她覺得那些小小的生命伸出看不見的觸角探向自己，試圖告訴她一些生命的真相，而她將用一生去尋找這些真相。如今，她收到了其中一些真相，還把它們告訴了世界。

一個青年教師和她的“深淵套娃杯”

趙維殳的征旅途不止馬里亞納海溝，這位“高能量J人”閑不住，足跡遍及東南印度洋海底、南海冷泉、青藏高原熱泉、珠峰登山大本營等出海和野外科考一線，哪里有極端環(huán)境，哪里就有她的研究課題，可能的話，她還渴望把研究做到太空去。

科考以外，趙維殳也毫不掩飾對教書工作的喜愛，她講《海洋世界探秘》，還開了課程專門講極端生命?！拔业囊恍┛茖W問題，其實是被學生追問出來的?！北热纾袑W生問她，在不同的環(huán)境中，生物的適應(yīng)策略是趨同還是趨異？這在趙維殳看來是極有價值的問題，她把馬里亞納海溝和珠峰作為對照環(huán)境，發(fā)現(xiàn)確有趨同的現(xiàn)象，“這體現(xiàn)生命在起源時，就有一些固定的框架，我們正在研究這件事?！壁w維殳說，教學會幫她回歸初心，重新審視一些問題；而科研工作則提供手段和工具，推動她回答這些問題。

“教與研”相互促進的另一面，則是考驗她能不能用簡單直白的話語概述真理。寫文章需要這個能力，講課更需要。她喜歡把自己在海底看到的東西，展示給學生看，圖片表達不夠的，就用教具演示。她做了個遇到危險會“縮頭”的海底火山中的生物“管蟲”模型，每次她出其不意地讓這個教具一“縮頭”，底下的學生們就默契“哇”一聲，趙維殳每次也被感染得很快樂，露出“得逞”的笑。

趙維殳制作的極端生物模型。

事實上，所有人都可能是趙維殳的學生——她的背包里慣常塞四個杯子，一個喝水，三個泡沫塑料“套娃杯”。三個杯子，一個是正常環(huán)境下的，一個曾被帶去馬溝兩千米水深處，一個則是近萬米深處。她常向人展示正常的杯子，再請他們猜杯子去到萬米水深時會發(fā)生什么？有人說被壓癟，有人說沒什么變化，這時，她再從正常的杯子里把另兩個抽出來——人們會發(fā)現(xiàn)，兩千米的杯小了很多，但萬米杯卻沒比兩千米杯小太多，三者的形狀基本一致，“科學世界的規(guī)律常常超乎人們的想象?！?/p>

三個演示不同水深作用的泡沫塑料杯。

趙維殳也帶碩士、博士生，“我跟肖湘老師差20歲，再過兩年，比我小20歲的孩子就會進我們組來做實驗了。”趙維殳說，不同學生的興趣點不一樣，方向也不同，有做隕石想研究生命起源的，有做計算機想做生命模擬的，“現(xiàn)在的學生很有想法，彼此之間會產(chǎn)生多元的碰撞，也會帶來新的知識，我也要跟他們學?！?/p>

一個地球公民和她的“月球種菜”夢

“4歲時我就在想，我為什么活著？活著的意義是什么？后來我又問，生命的意義是什么？我一直在想這種問題。后來，做科研緩解了這種焦慮和追問，因為我開始自己找答案了。”

理性與感性，在這位“85后”女科學家的身上都很顯然?？础读骼说厍颉冯娪皶r，趙維殳會認真琢磨太空電梯怎么才能造起來，看“50歲以上的老兵出列”時，她又深受感動。她在最新的一項研究中，把深海微生物樣品放進哈工大的地面空間模擬火星艙里，發(fā)現(xiàn)了意想不到的結(jié)果，“在域外比如火星這樣的超極端環(huán)境下，那些來自深海的微生物不僅能夠存活下來，還能夠快速演化，主要依靠產(chǎn)生巨大的突變。就像是，我這一代人算了不過了，讓下一代能夠活下去。”趙維殳說，“你看，是不是和《流浪地球》一樣。這是微生物的智慧，也是生命的智慧。生命是非常偉大的?！?/p>

趙維殳在第七屆全國高校青年教師教學競賽現(xiàn)場。

為什么要探究極端環(huán)境下的生命？趙維殳覺得，往近了看，它極具現(xiàn)實意義。被太陽暴曬后，有人會過敏起疹子，這實質(zhì)是一種過氧化傷害，“我們?nèi)祟惖脑S多疾病、癌癥、衰老等都與過氧化傷害，那馬溝和珠峰的微生物適應(yīng)策略是什么？就是抗氧化。”

而把這一生的研究放進更廣大的維度，科學家想追問的，是這個世界乃至宇宙的源頭，也是4歲女孩最初的疑問。趙維殳的頭像，是一棵種在月球上的小小綠葉，背景是地球，趙維殳管這張圖叫“月球種菜”。她覺得在她這一代，這是有可能發(fā)生的。

“我有一個最大的幻想，就是將來去到一個沒有生命的外星，實踐一下把它從沒有生命的狀態(tài)改造成有生命的狀態(tài)，這就是對我們生命起源最大的證實?！壁w維殳笑了，“這個幻想當然還很遙遠，但我還年輕，還能繼續(xù)努力很多年。行則將至嘛?！?/p>

（中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基金會中國正能量網(wǎng)絡(luò)傳播專項基金資助支持項目）

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