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由大片電影製作人轉型的水下探險家詹姆斯·卡梅隆上個月在太平洋馬裡亞納海溝挑戰者深淵的單人深潛，為研究人員打開了世界海洋中一個廣闊且未被充分探索的區域。科學家們希望在那裡發現、獲取和研究大量以前未知的生物和化合物，這些生物和化合物可能在未來有助於解決困擾數十年的醫學謎題。
羅格斯大學海洋生態學和深海熱液噴口生物學教授，以及該校海洋與海岸科學研究所主任理查德·盧茨說：“有什麼地方比我們在這個星球上能夠到達的最極端環境更適合尋找具有不尋常特徵的適應性和不尋常的化合物呢？”
在4月12日出版的《科學》雜誌上，盧茨和合著者，羅格斯大學地質科學以及海洋與海岸科學系的教授保羅·法爾科夫斯基指出，迄今為止從海洋深處採集的少量樣本已經向科學家們介紹了一種新的厭氧細菌，稱為放線菌，盧茨稱其為“具有深刻醫學可能性的迷人生物”。盧茨和法爾科夫斯基引用一項研究，其中從棲息在南海約3.3公里深的海底沉積物中的放線菌菌株中分離出的獨特化合物已顯示出對三種癌性腫瘤細胞系具有強大的活性，並且還顯示出抗菌活性。在更容易到達的陸地土壤中發現的幾種不同型別的放線菌已經被用於生產抗生素，如鏈黴素。
卡梅隆的深海挑戰者號潛水器成功潛入11公里深處並在那裡停留了大約三個小時，這意味著可以從地球上最深的地方採集更多的生物樣本。另外三艘船隻曾到達挑戰者深淵，但其中兩艘是機器人。唯一見過挑戰者深淵的其他人類是美國海軍中尉唐·沃爾什和瑞士海洋學家雅克·皮卡德，他們在1960年乘坐公共汽車大小的深海潛水器的裡雅斯特號。日本的海溝號機器人潛艇於1995年3月和伍茲霍爾海洋研究所工程師建造的自主潛艇涅柔斯號於2009年5月進行了這次航行。
在壓力下
深海挑戰者號在海底停留較長時間的能力意味著未來潛水的科學家可能能夠在自然環境中研究放線菌等微生物。“我們從來沒有奢侈到能夠帶回你所說的嚴格的嗜壓菌，即可以在巨大壓力下生存的微生物，”盧茨說。通常，這種生物生活在大於5000米的深度。“如果你把它們帶到較低的壓力下，很可能它們會因為壓力的變化而無法生存，所以你實際上沒有辦法研究這些生物。”藉助特殊的加壓容器，深海挑戰者號的水下探險家甚至可以將活的深海微生物帶到水面進行研究。
盧茨將沃爾什和皮卡德1960年挑戰者深淵之旅比作埃德蒙·希拉里爵士1953年攀登珠穆朗瑪峰和1969年阿波羅11號登月——所有載人、具有里程碑意義的成就都到達了當時難以重複的極端地點。卡梅隆的成就在一定程度上重新燃起了人們對探索的熱情，因為他是一位非常成功的電影製作人，但也因為他親自乘坐設計精良的載具前往海洋最深處，預計該載具將在未來多次前往挑戰者深淵。盧茨認識這位電影製作人，曾擔任卡梅隆共同製作的iMAX電影《深海火山》的科學指導。
盧茨說，其他載人潛水器無法潛入超過約7公里的深度。他曾乘坐迷你潛艇阿爾文號進行了85次以上的水下航行，並且是1979年首次對熱液噴口進行深海探測的成員，當時他是耶魯大學的博士後。阿爾文號是伍茲霍爾的一艘潛水器，自1960年代以來已進行了4500次潛水，一直是海洋學界的骨幹力量，目前正在重建，最大潛水深度約為6.5公里。與此同時，中國的載人潛水器蛟龍號在2011年達到了約5公里的深度，預計今年將進行7公里的潛水。這兩者都無法到達世界海洋中超過7公里的16個海溝。
盧茨說：“當熱液噴口被發現時，它在科學界引起了震動，並開闢了一個新的研究領域，這個領域跨越了過去三十年，並孕育了我們在海洋領域取得的一些最優秀的科學成果。” 藉助深海挑戰者號，“你現在可以接觸到以前無法接觸到的一系列生物。”
未開發的資源
蘇格蘭阿伯丁大學海洋生物發現中心的研究人員 (MBC) 正在研究深海海洋生物作為新型化合物來源的潛力，這些化合物可用於開發治療癌症、炎症、感染和寄生蟲病的新療法。他們研究的一種生物是細菌物種 Dermacoccus abyssi sp. nov.，該物種是在馬裡亞納海溝透過機器人潛艇採集的泥漿樣本中發現的。阿伯丁大學有機化學主席馬塞爾·賈斯珀斯說：“我們目前正在努力在壓力等應激條件下培養我們擁有的挑戰者深淵菌株，以觀察這是否會影響它們產生新的化學物質。”
賈斯珀斯說，從六公里以下深度採集的樣本數量只有“數百個”。“目前，從三公里以上深度回收的物種中，有一半以上是科學界的新物種。海溝主要是孤立的生態系統，因此我們預計那裡會存在一些非常不尋常的特有微生物物種。” 尚不清楚這些微生物的化學性質是否是深海環境特有的。科學家們確實知道海洋化學和陸地化學“大相徑庭”，他補充說。“百分之七十五的海洋化學骨架是海洋環境獨有的。”
賈斯珀斯承認，卡梅隆的挑戰者深淵之旅是一項意義重大的壯舉，但像深海挑戰者號這樣先進的技術目前不太可能被廣泛使用。相反，他希望這位電影製作人的高調探險能夠激勵新一代海洋科學家和工程師開發廉價的取樣裝置，這些裝置可以在任何船隻上使用，賈斯珀斯正在與他在阿伯丁的同事一起致力於此。“這將更有用，因為成本是更廣泛探索的障礙，”他說。