中国科学院深海科学与工程研究所“深海生物蛋白质组学及分子生物学研究组”受“知识创新工程领域前沿”等项目资助,于2013年成立,主要从事:1,深海动物多样性,种群结构;2,深海无脊椎动物的转录组和蛋白质组的特点,以及特有蛋白的功能;3,深海动物与微生物共生机理等研究工作。

  研究方向:

  学科组主要致力于深海无脊椎动物的研究。集中在:(1)深海动物多样性及种群结构;(2)深海无脊椎动物的转录组和蛋白组的特点,以及特有蛋白的功能;(3)深海动物与微生物共生机理的研究。

  1、物种多样性和种群结构:

  海洋生物多种多样,包括动物,植物,微生物和病毒等,其中海洋动物又分为脊椎动物和无脊椎动物。由于深海环境高压,低温,无光等特点,生物的数量和种类通常随水深的增加而降低,与浅海的生物群落有明显的差异。譬如,太阳光很难达到水深200米以下,故深海环境中不存在光和营养的植物。深海的这一特点使深海生物的食物链会与浅海明显不同。深海特别是水深6000米以下到底存在着哪些生物?它们的种群结构是怎样的,以及他们形成的是怎样一个食物链?这些问题都有待解决。

2、 深海无脊椎动物的转录组和蛋白质组的特点,以及特有蛋白的功能:

  深海生物的极端生存环境造成了生物特有的适应机制。若将深海生物带到水表层往往立即死亡。蛋白质是生命的主宰,一切生命活动都是通过蛋白质的活性来实现的。为了在高压低温等极端环境下生存,蛋白质的活性一定会做出相应的改变以使即便在高压低温等极端环境下也能正常行使酶的活性。譬如,有学者从深海蛤 (从水下3761米捕获)中分离出具有两个功能区的精氨酸激酶。已知的精氨酸激酶大多以单体形式存在,分子量约为40 kDa。而从深海蛤中分离的精氨酸激酶分子量是80 kDa,是其它精氨酸激酶的分子量的2倍。是否这种具有两个功能区的补偿机制就是为了适应低温高压的生存环境呢?其他功能蛋白是怎样的呢?本研究组预从基因和蛋白等水平获悉生物对高压和低温等极端环境的适应机制。

  3、深海动物与微生物共生机理:  

  深海微生物共生是近30年来研究的热点。Bathymodiolus 是深海区贻贝的主要种属。这些贻贝大多生活在热液区或者是冷泉地区。由于太阳光不能穿透海水到达深水层,深海生物利用其共生的化能自养微生物把无机碳转换成有机碳化合物。这些化能自养菌利用还原化合物,像环境中的硫化氢作为电子供体,氧气作为电子的受体,来固定环境中的无机碳,为他们的宿主提供碳源。共生在贻贝腮中的化能自养微生物目前主要有两类: 一类是硫酸盐氧化菌,另一类是甲烷氧化菌。目前贻贝共生微生物还没有被分离出来的报道。人们认为深海贻贝是通过浅海贻贝进化来的。浅海贻贝黏附在鲸鱼或者其它有机物体上,鲸鱼死后,这些黏附在鲸鱼或者其它有机物体上的贻贝随着鲸鱼或其它有机物的下沉而逐渐降落到海底。因为浅海的贻贝是没有共生微生物的。人们想通过共生微生物的研究来了解深海贻贝的祖先,它们的祖先是什么样子,它们是怎么进化的,然而共生的进化过程不单是共生微生物的进化,同时也包括宿主的进化,然而目前对于宿主的研究极少。对宿主贻贝的研究不但可以更全面的了解共生机制,也可以更好的了解生物进化。