肖湘教授和趙維殳博士撰寫的這部《深部生物圈——來自深海微生物的研究啟示》，記錄了我國中青年兩代海洋微生物學(xué)者，在深海微生物這一地球科學(xué)與生命科學(xué)交叉方向上，從無到有，建立從實驗室培養(yǎng)裝置到原位采樣工程平臺，從“濕實驗檢測”到“干分析挖掘”研究體系的艱辛歷程與認(rèn)知感悟。尤其難得的是，書中不僅呈現(xiàn)了科學(xué)發(fā)現(xiàn)本身，更坦誠地記述了研究范式的成功轉(zhuǎn)變所帶來突破的背后，兩位作者及其團(tuán)隊的思考與心路歷程。讀此書，既可了解我國乃至國際海洋微生物研究的發(fā)展脈絡(luò)，亦能啟發(fā)我們對深部生命過程以及極端微生物資源開發(fā)利用的深層思考。

趙國屏

中國科學(xué)院院士

2026 年3 月

“深?？茖W(xué)叢書”的叢書主編，最初建議我們寫一部關(guān)于“深部生物圈”的著作?！?strong>深部生物圈”是一個專有名詞，特指棲息于海底沉積物、巖石圈及熱液噴口等極端環(huán)境中的微生物群落構(gòu)建的獨(dú)立生態(tài)系統(tǒng)。這是一個非常有價值的內(nèi)容，也是我們研究的主體。在我國過去20 年對深部生物圈的研究中，深海微生物是其中發(fā)展最快、取得最主要突破且最成體系的研究領(lǐng)域。因此，《深部生物圈 —— 來自深海微生物的研究啟示》（以下簡稱“本書”）圍繞深海微生物進(jìn)行系統(tǒng)闡述，同時我們也期待，隨著我國“夢想”號大洋鉆探船的建成入列，進(jìn)一步開展洋殼、巖石圈深部微生物的探索。深海微生物研究所形成的研究脈絡(luò)和經(jīng)驗教訓(xùn)，同樣可以為整個深部生物圈的探索奠定基礎(chǔ)。另外，深部生物圈本身以微生物為絕對的主體，因此本身也受微生物研究技術(shù)發(fā)展的直接影響，本書也探討了微生物技術(shù)發(fā)展對深海微生物的推動與制約。同時，深海生態(tài)系統(tǒng)具有極高的多樣性，微生物物種豐富，覆蓋了大部分的系統(tǒng)發(fā)生學(xué)分類，因此能夠較好地涵蓋微生物的共性及其演化邏輯，其中包含大量位于進(jìn)化樹根部的古菌和細(xì)菌，它們是研究生命起源和演化的絕佳材料。以生命的起源研究為例，在深海不同極端條件下，生命中心法則的體現(xiàn)形式、代謝網(wǎng)絡(luò)的化學(xué)基礎(chǔ)與地球科學(xué)中“功能微生物”及“前生命過程”相偶聯(lián)，我認(rèn)為這是生命科學(xué)與地球科學(xué)中關(guān)鍵科學(xué)問題的交會點(diǎn)。

肖湘、趙維殳提出“深淵超高壓激發(fā)假說”示意圖

以我的經(jīng)歷為例，從2001年回國參加自己的第一個中國大洋航次算起，我從事海洋深部生命研究已經(jīng)有25年了，其間也伴隨著我國深海調(diào)查與深?？茖W(xué)研究的飛速發(fā)展——從艱難起步的停滯期到飛速進(jìn)步的對數(shù)期。這一高速發(fā)展的驚人過程，不僅對行業(yè)外的人來說不可思議，令其目不暇接，即便對于我這樣的“局中人”來說，也難免身在其中而“不識廬山真面目”，需要事后不斷反思才能夠厘清其中的脈絡(luò)。因此，以當(dāng)局者視角把這段發(fā)展歷程記錄下來，是我們這代科研人應(yīng)盡的責(zé)任。這樣不僅能窺見深海微生物與微生物海洋學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)，也能夠給年輕學(xué)者以借鑒，讓他們少走彎路，從而能夠更好地進(jìn)行學(xué)科交叉，開展系統(tǒng)化研究，并不斷開拓新的領(lǐng)域。

本書大致沿2001年至2025年的時間序列展開，從三個方面對以深海微生物為代表的深部生命展開敘述：①不同科學(xué)發(fā)展階段背景下的深海微生物研究歷程；②深部生命高壓適應(yīng)的艱難探索及其困境與轉(zhuǎn)折；③深海工程技術(shù)發(fā)展帶來的微生物海洋學(xué)的百年未有之新機(jī)遇。本書將闡述以深海微生物為代表的深部生命研究體系從無到有、不斷面臨挑戰(zhàn)并逐步走向成熟的發(fā)展過程，并介紹在該過程中，相關(guān)研究工作如何不斷以更廣闊的視角和更明確的目標(biāo)開展與推進(jìn)，這不僅依賴技術(shù)的創(chuàng)新、不斷迭代和交叉融合，還在于如何構(gòu)建學(xué)科的哲學(xué)框架、美學(xué)邏輯以及執(zhí)行策略。

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深部生物圈——來自深海微生物的研究啟示購買

肖 湘, 趙維殳 著

北京 : 科學(xué)出版社, 2026. 3

ISBN 978-7-03-085015-7

本書主要受眾為地球科學(xué)、生命科學(xué)、海洋工程與技術(shù)等方向的本科生、研究生及科研從業(yè)者，既可以作為上述領(lǐng)域的教學(xué)參考書，也可以作為科普書籍供對上述領(lǐng)域有興趣的其他讀者閱讀。

關(guān)于本書的寫作方式，我思考了很多年，一直沒有下筆。除了研究感悟不足以說服自己，還因為找不到合適的表述途徑。直到2021 年參加馬里亞納海溝TS21-2 載人深潛航次，以及2022 年參加中國-新西蘭聯(lián)合克馬德克海溝TS29-1 載人深潛航次期間，我有時間仔細(xì)閱讀了尼克·萊恩（Nick Lane）的The Vital Question（《復(fù)雜生命的起源》）、Power, Sex, Suicide: Mitochondria and the Meaning of Life（《能量、性、死亡：線粒體與生命的意義》）等專著，在這一特殊的時間和空間下，逐漸體悟到“看得懂”和“用得著”這有些矛盾的兩方面的共存化解的平衡之道，即不依賴確定的因果關(guān)系模式來講述（盡管這是經(jīng)典教科書中的敘述模式，但并不是我們真實科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程），而是以學(xué)科發(fā)展的時間脈絡(luò)為依托，結(jié)合自身研究經(jīng)歷，還原一個故事性和邏輯性俱強(qiáng)的真實科學(xué)發(fā)現(xiàn)歷程。盡管這一方式主觀性較強(qiáng)，可能失之偏頗，但容易與讀者產(chǎn)生共鳴，即使受個人能力所限，部分認(rèn)知不充分、不完備甚至有偏差，也可以產(chǎn)生拋磚引玉的效果。學(xué)科發(fā)展是不斷積累的過程，經(jīng)驗與教訓(xùn)本身是辯證的，都是不可多得的財富。

我認(rèn)為，寫一本有關(guān)生命科學(xué)的書，能讓有地球科學(xué)研究背景的人看得懂、用得著，是一個極大的挑戰(zhàn)。這不僅是因為兩個學(xué)科的語言體系差距極大，更重要的是兩個學(xué)科從思維方式到人才培養(yǎng)方式上存在某種意義上的“沖突”：地球科學(xué)的證據(jù)極難獲得且無法在短期內(nèi)得到驗證，因此地球科學(xué)的證據(jù)鏈?zhǔn)恰肮苤懈Q豹”“以點(diǎn)推面”似的從微觀到宏觀，極其強(qiáng)調(diào)其邏輯推理的合理性；生命科學(xué)由于生命本身的復(fù)雜性，“多因一果”和“多果一因”是常態(tài)，而底層邏輯遵循“中心法則”，因此其發(fā)展歷程是從現(xiàn)象到機(jī)制、逐步聚焦的層層深入過程，也就是從宏觀到微觀，強(qiáng)調(diào)機(jī)制上的實證。因此，兩學(xué)科交叉看起來是相向而行的，實則相距甚遠(yuǎn)。最早提出將地球科學(xué)與生命科學(xué)在深海方向交叉建議的是同濟(jì)大學(xué)的汪品先院士。他是我國深?？茖W(xué)研究的先驅(qū)，主持并承擔(dān)了第一個深海973 計劃項目——“地球圈層相互作用中的深海過程和深海記錄”，培養(yǎng)了一批從事深?？茖W(xué)研究的青年學(xué)者，我也有幸成為其中一員，一回國便參與了這個項目，第一次系統(tǒng)接觸了地球科學(xué)和深海方向。

“溟淵計劃”一期成果：深淵微生物主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)。PB：菲律賓海盆；YT：雅浦海溝；MT：馬里亞納海溝；GTDB：基因組分類數(shù)據(jù)庫；HoS：同質(zhì)選擇；HeS：異向選擇；DL：擴(kuò)散限制；HD：同質(zhì)擴(kuò)散；DR：中性漂變（改自Xiao et al.，2025a，2025b）

在這里，我要感謝身邊的引路人與合作者，他們才是這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)故事的真正書寫者。1998 年徐洵院士首先鼓勵并推薦我進(jìn)入海洋微生物這一陌生的研究領(lǐng)域；2001年我回國后，至2008 年底離開她身邊，這近十年間，我們率先開展了深海微生物的研究，她扮演著我的導(dǎo)師和鼓勵者，一點(diǎn)一點(diǎn)使我這株新生的“幼苗”有了獨(dú)立的發(fā)展空間。王風(fēng)平教授是我最早的合作者，自1999 年開始合作以來，不僅使我們的一系列設(shè)想得以實施，而且多年來扮演著團(tuán)隊對外溝通的角色，彌補(bǔ)了我在這一能力上的極大不足；她的團(tuán)隊在深古菌領(lǐng)域開展了諸多前沿性工作，而她對國際科學(xué)前沿發(fā)展的敏銳捕捉力也使我們團(tuán)隊獲益匪淺。2010～2017 年，張宇博士與我合作搭建了深海高壓模擬平臺，盡管她已經(jīng)建立了自己獨(dú)立的實驗室，但當(dāng)時她提醒我高壓研究需要新理論的指導(dǎo)，這一建議推動了我們后來工作的逐漸迭代完善。我現(xiàn)在的合作者，也是本書的合著者——趙維殳博士，是我到上海交通大學(xué)任職后招收的第一個本科直博生，從2010 年進(jìn)入團(tuán)隊做本科畢業(yè)設(shè)計開始，一直在深海微生物極端環(huán)境適應(yīng)方面開展工作，在“溟淵計劃”實施過程中，與我一同承受了巨大的壓力并經(jīng)受了考驗，她的邏輯思維、空間想象力與出色的藝術(shù)表現(xiàn)力，使得我們的思考與工作得以條理化、系統(tǒng)化并最終生動地呈現(xiàn)，沒有她的深度參與，這本書是無法完成的。最后我還要感激科學(xué)出版社的朱瑾和白雪兩位編輯，以及我們深部中心的秘書張曼萍博士為本書的校對和成稿做出的積極貢獻(xiàn)。

該書是“深?？茖W(xué)叢書”的分冊，該叢書獲得國家出版基金資助。叢書規(guī)劃以下分冊：

《深海多圈層相互作用》

《南海冷泉生態(tài)系統(tǒng)》

《深淵魚類多樣性的格局、過程和機(jī)理》

《深海微生物多樣性與資源可持續(xù)利用》

《深部生物圈》

《西北太平洋深海底棲端足類圖譜》

《深海化能生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性與特殊生命過程》

《西太平洋海山生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性》

《南海海山生物多樣性》

《重要深海生物毒素及生物傷防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)》

《深海天然氣水合物資源與環(huán)境》

《深海天然產(chǎn)物》

《深海極端環(huán)境的原位探測與現(xiàn)場實驗》

《深海環(huán)流》

《深海熱液活動、巖漿作用、沉積過程及其生物響應(yīng)》

《深海今昔——太平洋板塊演化歷史》

《深海成礦作用》

《海底多金屬硫化物的電磁探測方法與應(yīng)用》

《洋中脊底質(zhì)物理特性與測量》

本文摘編自《深部生物圈——來自深海微生物的研究啟示》（肖湘, 趙維殳著.北京: 科學(xué)出版社, 2026. 3）一書“前言”“序”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

(深海科學(xué)叢書 / 王凡主編)

ISBN 978-7-03-085015-7

責(zé)任編輯：王 靜 朱 瑾 白 雪

本書以深部生物圈中發(fā)展較成體系的深海微生物研究為例，以作者25 年的親身研究經(jīng)歷為脈絡(luò)，串聯(lián)了從2001 年到2025 年我國深海進(jìn)入、深海探測、深海開發(fā)的“三步走”戰(zhàn)略中的科學(xué)發(fā)展，從深海微生物的研究歷程、高壓適應(yīng)探索、技術(shù)革新帶來的機(jī)遇三大維度，講述深海微生物研究體系從無到有，并逐步成熟的全過程。本書以時間為軸，結(jié)合作者親身經(jīng)歷，還原真實科學(xué)發(fā)現(xiàn)歷程，兼顧故事性與邏輯性，同時探討大數(shù)據(jù)時代的學(xué)科交叉、哲學(xué)框架構(gòu)建等核心議題，展現(xiàn)了深海生命科學(xué)研究的學(xué)術(shù)價值與探索之美。

本書可作為地球科學(xué)、生命科學(xué)、海洋工程與技術(shù)領(lǐng)域的本科生、研究生及科研工作者的參考用書，也可供深海生命、海洋科學(xué)的愛好者閱讀借鑒。

（本文編輯：劉四旦）

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