近日,中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所能源戰(zhàn)略與碳資產(chǎn)研究中心蔡國(guó)田研究員團(tuán)隊(duì)在海上風(fēng)電制氫路線經(jīng)濟(jì)性分析研究中取得新進(jìn)展。近日,中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所能源戰(zhàn)略與碳資產(chǎn)研究中心蔡國(guó)田研究員團(tuán)隊(duì)在海上風(fēng)電制氫路線經(jīng)濟(jì)性分析研究中取得新進(jìn)展。海上風(fēng)電作為電力系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,面臨著風(fēng)能波動(dòng)性和高成本等挑戰(zhàn)。將其與制氫技術(shù)相結(jié)合,不僅可以有效緩解電力消納問(wèn)題,還能提供綠色能源。該研究聚焦海上風(fēng)電制氫經(jīng)濟(jì)性分析,首次嘗試建立多條海上風(fēng)電-制氫-化學(xué)品耦合路線(圖1),旨在探索海上風(fēng)力制氫產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟(jì)可行性,并從經(jīng)濟(jì)角度分析氫氣運(yùn)輸方式的影響和利用氫氣生產(chǎn)下游產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)可行性。研究工作探討了如何利用不同的政策和方法降低成本,為大規(guī)模發(fā)展海上氫能路線提供了重要的參考,為今后構(gòu)建氫能供應(yīng)體系提供了新思路。圖1 海上風(fēng)能-氫能-化學(xué)品關(guān)系的分析框架該研究討論的8條海上風(fēng)電-氫能-化學(xué)品耦合路線如圖2所示。路線0(附加路線)和路線1比較了是否考慮波浪能發(fā)電,通過(guò)質(zhì)子交換膜(PEM)電解槽制氫、管道輸氫,最后用于合成甲醇;路線2和路線3比較了海上風(fēng)電分別用于PEM電解槽和堿性電解槽的制氫方法,通過(guò)管道輸送氫氣,最后用于合成氨;路線4和路線5比較了海上風(fēng)電采用PEM電解槽制氫,分別采用管道輸氫氣和船舶運(yùn)輸液氫,最后用于加氫站;路線1、路線2、路線4、路線6和路線7比較了氫氣的不同的利用方式,海上風(fēng)電采用PEM電解槽制氫、管道輸氫,最后兩條路線分布用于還原多晶硅和天然氣摻氫。圖2海上風(fēng)電-氫能-化學(xué)品耦合的不同路線研究表明,在六種財(cái)務(wù)情景下,同時(shí)考慮增值稅和所得稅可使總成本約下降6.95%,而考慮融資條件會(huì)使總成本增加了5.9%。海上發(fā)電技術(shù)成本約占總成本的21.1%-39.1%,同時(shí)風(fēng)電價(jià)格是下游制氫產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵影響因素。因此,風(fēng)電成本的優(yōu)化是降低下游制氫成本的關(guān)鍵,而高的初始投資成本和融資比率是主要影響因素。通過(guò)比較不同路線的總成本,發(fā)現(xiàn)最具成本效益的利用方式是加氫站,其次是生產(chǎn)合成氨和甲醇。同時(shí)發(fā)現(xiàn)綠氫氣價(jià)格每下降1元/kg,綠色甲醇、綠色合成氨和綠色多晶硅平準(zhǔn)化成本分別下降214元/t、189元/t和3.43元/kg。為使綠色產(chǎn)品價(jià)格達(dá)到當(dāng)前傳統(tǒng)路線的水平,在只考慮綠氫價(jià)格變化時(shí),則需將輸送到陸上的綠氫價(jià)格分別降低到8.65元/kg、14.71元/kg、1.14元/kg。研究發(fā)現(xiàn)綠色合成氨是目前最有可能先實(shí)現(xiàn),其次為綠色甲醇,而綠色多晶硅則較難實(shí)現(xiàn)。圖3 在情景1下不同路線總成本的比較該研究成果為海上風(fēng)能-氫能-化工品路線的比較及不確定性分析提供了重要依據(jù),有望幫助緩解海上風(fēng)電發(fā)展與順利消納之間的矛盾,為行業(yè)參與者提供優(yōu)化方案,推動(dòng)綠色氫能的應(yīng)用和普及。研究得到廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等項(xiàng)目資助。相關(guān)研究成果以Enriching wind power utility through offshore wind-hydrogen-chemicals nexus: Feasible routes and their economic performance為題,發(fā)表于Journal of Cleaner Production期刊。原文鏈接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652624031810
????生物固氮是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要的氮源。過(guò)去很多研究認(rèn)為生物固氮速率受到氮添加的抑制,但是越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)氮輸入對(duì)森林土壤微生物固氮的影響并不總是負(fù)面的,而富氮環(huán)境下微生物固氮的驅(qū)動(dòng)機(jī)制仍然不清楚。研究表明,微生物固氮是典型的耗能反應(yīng),土壤活性有機(jī)碳可能是固氮菌潛在的能量來(lái)源,因此深入探索不同來(lái)源的碳輸入如何影響氮添加對(duì)土壤微生物固氮的影響將有助于理解土壤固氮的驅(qū)動(dòng)機(jī)理。????中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)系統(tǒng)管理研究組依托廣東省鼎湖山、石門臺(tái)和河南省雞公山等多個(gè)森林氮添加試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)比森林土壤固氮菌群落對(duì)短期低氮和長(zhǎng)期高氮處理的響應(yīng)(圖1),發(fā)現(xiàn)不同氮處理方式降低了固氮速率,但僅有短期低氮處理降低了固氮菌群落豐度指數(shù) (ACE和Chao1)。在OTU水平上,nifH基因序列在對(duì)照與短期低氮處理之間重疊率為67.1-74.4%,而對(duì)照與長(zhǎng)期高氮處理之間重疊率僅為52.0-53.6%,這表明長(zhǎng)期高氮處理使固氮菌群落組成發(fā)生了更大變化。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),短期低氮處理通過(guò)增加土壤NH4+從而抑制了固氮菌豐度、多樣性和固氮率,長(zhǎng)期高氮處理雖然也增加了土壤NH4+,但對(duì)固氮菌群落結(jié)構(gòu)和功能沒(méi)有產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。這些結(jié)果表明,在長(zhǎng)期高氮富集環(huán)境下,土壤固氮菌可以通過(guò)調(diào)整群落組成從而在一定程度上維持生物固氮。????為了進(jìn)一步理解高氮富集環(huán)境下土壤維持固氮的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,研究團(tuán)隊(duì)依托廣東省鶴山森林長(zhǎng)期氮添加試驗(yàn)平臺(tái),采集了長(zhǎng)期施加氮處理的土壤進(jìn)行室內(nèi)碳源添加模擬實(shí)驗(yàn)(圖2),對(duì)比了植物和微生物源可利用碳(植物源碳-木聚糖;微生物源碳-甘露糖;兩者的共同碳源-葡萄糖)對(duì)土壤微生物固氮的影響和機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),植物源和微生物源碳的添加均顯著提高了土壤固氮酶活性(13-28%),但微生物源碳的促進(jìn)作用更強(qiáng)烈。長(zhǎng)期施氮環(huán)境下,碳輸入比氮輸入對(duì)土壤微生物固氮速率的影響更大,而且土壤氮含量較高的豆科森林土壤固氮酶活性對(duì)碳添加的響應(yīng)速度比非豆科森林更快。碳輸入提供能量是驅(qū)動(dòng)土壤微生物固氮的直接原因。同時(shí)該研究估算,當(dāng)土壤中有機(jī)碳的輸入(比如,通過(guò)地上植物或者土壤微生物)增加5%,土壤微生物的固氮量可能增加2.2-3.9 Tg N yr-1。????相關(guān)結(jié)果分別以“Soil diazotrophs sustain nitrogen fixation under high nitrogen enrichment via adjustment of community composition”和“Plant and microbial carbon are important drivers of free-living nitrogen fixation in tropical forest soils: A new discovery of carbon-driven nitrogen input”為題發(fā)表在微生物學(xué)會(huì)期刊mSystems(《微生物系統(tǒng)》)和地球物理學(xué)會(huì)期刊Geophysical Research Letters(《地球物理研究通訊》)上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園博士研究生許美晨為上述論文的第一/第二作者,鄭棉海副研究員為兩篇論文的通訊作者。相關(guān)研究得到廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金,國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)-青年科學(xué)家項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目等資助。????論文鏈接:https://journals.asm.org/doi/10.1128/msystems.00547-24????https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL111238???????圖1. 短期低氮和長(zhǎng)期高氮處理對(duì)森林土壤固氮菌群落的影響機(jī)制圖2. 氮添加環(huán)境下碳源輸入對(duì)森林土壤微生物固氮的驅(qū)動(dòng)機(jī)制
近日,深海所海洋環(huán)流觀測(cè)與數(shù)值模擬研究室聯(lián)合中國(guó)海洋大學(xué)三亞研究院在Nature子刊《Nature Communications》在線發(fā)表了題為"Three-layer circulation in the world deepest hadal trench"的研究論文。該研究基于萬(wàn)米級(jí)深淵潛標(biāo)觀測(cè)陣列,首次發(fā)現(xiàn)“挑戰(zhàn)者”深淵深層三層環(huán)流結(jié)構(gòu),并揭示環(huán)流結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制;該研究發(fā)現(xiàn)對(duì)研究深淵物質(zhì)輸運(yùn)、沉積過(guò)程以及物種遷徙具有重要的參考意義。近日,深海所海洋環(huán)流觀測(cè)與數(shù)值模擬研究室聯(lián)合中國(guó)海洋大學(xué)三亞研究院在Nature子刊《Nature Communications》在線發(fā)表了題為"Three-layer circulation in the world deepest hadal trench"的研究論文。該研究基于萬(wàn)米級(jí)深淵潛標(biāo)觀測(cè)陣列,首次發(fā)現(xiàn)“挑戰(zhàn)者”深淵深層三層環(huán)流結(jié)構(gòu),并揭示環(huán)流結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制;該研究發(fā)現(xiàn)對(duì)研究深淵物質(zhì)輸運(yùn)、沉積過(guò)程以及物種遷徙具有重要的參考意義。江會(huì)常博士為論文第一作者,中國(guó)海洋大學(xué)肖鑫博士為共同第一作者,徐洪周研究員和中國(guó)海洋大學(xué)周春教授為共同通訊作者,中國(guó)海洋大學(xué)田紀(jì)偉教授為合作作者。 “挑戰(zhàn)者”深淵是世界上最深的深淵海溝。來(lái)自南大洋的低層繞極深層水(LCDW)經(jīng)由這一關(guān)鍵樞紐侵入雅浦海溝和菲律賓海盆(圖1),從而對(duì)局地環(huán)境產(chǎn)生重要影響。由于極端深度環(huán)境下采樣十分困難,目前仍不清楚“挑戰(zhàn)者”深淵的LCDW輸送和深層環(huán)流結(jié)構(gòu)。為了探究上述科學(xué)問(wèn)題,研究室聯(lián)合中國(guó)海洋大學(xué)深淵研究團(tuán)隊(duì)在“挑戰(zhàn)者”深淵布放了萬(wàn)米級(jí)潛標(biāo)陣列進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間流速觀測(cè)(圖2上)。通過(guò)分析海流數(shù)據(jù),研究發(fā)現(xiàn)“挑戰(zhàn)者”深淵3600米以深存在三層環(huán)流結(jié)構(gòu),自上而下分別為西向流、氣旋式環(huán)流以及反氣旋式環(huán)流(圖2下)。西向流在夏季轉(zhuǎn)為東向,表明深海盆之間存在雙向連通性,而氣旋式環(huán)流和反氣旋式環(huán)流則相對(duì)穩(wěn)定。結(jié)合潛標(biāo)觀測(cè)、數(shù)值試驗(yàn)和前人發(fā)現(xiàn)的分析結(jié)果表明,該環(huán)流結(jié)構(gòu)是由LCDW入侵、局地特殊地形以及底部強(qiáng)湍流混合共同作用而形成。其中,底部強(qiáng)湍流混合在驅(qū)動(dòng)反氣旋環(huán)流方面起到關(guān)鍵作用。萬(wàn)米級(jí)潛標(biāo)觀測(cè)陣列的布放和回收工作得到了中國(guó)海洋大學(xué)“東方紅2號(hào)”和深海所“探索一號(hào)”科考船全體工作人員的大力支持和協(xié)助,數(shù)值試驗(yàn)的工作得到深海所公共技術(shù)中心提供的計(jì)算資源支持。該項(xiàng)研究受國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)博士后科學(xué)基金和海南省科技人才創(chuàng)新項(xiàng)目等共同資助。論文信息:Jiang Huichang#,Xiao Xin#,Xu Hongzhou*,Zhou Chun*,Philip A. Vetter,Yu Liu,Long Tong,Chen Qi'an,Tian Jiwei. (2024). Three-Layer Circulation in the World Deepest Hadal Trench. Nature Communications,15(1),8949.原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-53370-7圖1. “挑戰(zhàn)者”深淵位置和潛標(biāo)站位置、以及西太平洋深層環(huán)流示意圖圖2. 深淵潛標(biāo)觀測(cè)陣列(上)和環(huán)流動(dòng)力結(jié)構(gòu)示意圖(下)<!--!doctype-->
錳是一種大宗緊缺的能源金屬。現(xiàn)代大洋錳結(jié)核以MnO2為主(圖1a),極少有MnCO3-(菱錳礦)結(jié)核或礦層被發(fā)現(xiàn);而我國(guó)陸域錳礦的主體成分為MnCO3(圖1b),呈現(xiàn)了海陸迥異的錳礦物狀態(tài)。為深刻認(rèn)識(shí)錳礦形成機(jī)理,方便海洋和陸地錳礦勘查,深海所與中國(guó)地調(diào)局西安礦產(chǎn)調(diào)查中心、長(zhǎng)大、中國(guó)地調(diào)局西安地調(diào)中心、渥太華大學(xué)、倫敦大學(xué)學(xué)院、中國(guó)地調(diào)局綜合調(diào)查指揮中心合作,對(duì)西昆侖奧爾托喀訥什大型碳酸鹽型錳礦進(jìn)行了剖析。深海所作為通訊單位的論文Discovery of Late Carboniferous high-grade carbonate-hosted manganese mineralization in the Maerkansu Area of the Western Kunlun Orogen,Northwest China)在TOP期刊Gondwana Research發(fā)表(中科院1區(qū),IF= 7.2)。圖1. 現(xiàn)代錳結(jié)核手標(biāo)本橫切面(圖a)和菱錳礦晶體(圖b)奧爾托喀訥什大型碳酸鹽型錳礦形成于古特斯洋向北俯沖的弧后盆地環(huán)境,本次工作通過(guò)新鮮錳礦石有機(jī)質(zhì)的Re-Os定年顯示其成礦時(shí)代為302 ± 9 Ma,是晚石炭世期間世界上第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的高品位菱錳礦礦床。該時(shí)期柴達(dá)木、華北板塊均存在古特斯洋向北俯沖的弧后盆地環(huán)境(圖2a),但卻未有菱錳礦床的發(fā)現(xiàn)。研究推測(cè):塔里木地幔柱的活動(dòng)促進(jìn)了西昆侖菱錳礦礦床的形成(圖2a)。原因在于:(1)錳礦成礦時(shí)代與其北部塔里木地幔柱啟動(dòng)時(shí)間一致(塔里木金伯利巖年齡300.5 ± 4.4 Ma被認(rèn)為是地幔柱啟動(dòng)時(shí)間(Zhang et al.,2013)(圖2b);(2)Re-Os同位素顯示礦區(qū)有地幔物質(zhì)參與;(3)西昆侖北部存在塔里木地幔柱,西昆侖南部的北羌塘地體(圖2a)在早二疊紀(jì)也有地幔柱活動(dòng)(Zhang and Zhang,2017),故夾在中間的西昆侖地區(qū)也應(yīng)受到地幔柱的影響。礦區(qū)存在強(qiáng)烈的熱水沉積活動(dòng),可能地幔柱影響下的弧后盆地的熱水活動(dòng),提供了錳源。圖2. 奧爾托喀訥什大型碳酸鹽型錳礦的地質(zhì)背景(Gao et al.,2024):其中圖a晚石炭世古地理重建(據(jù)李榮社等,2011;Huang et al.,2018--ESR修改)。草莓狀黃鐵礦、自生石英以及d34S達(dá)-38.7‰指示微生物在錳礦中起到了作用。礦床所在的弧后盆地具有饑餓盆地性質(zhì)(圖3),該環(huán)境通常可增強(qiáng)微生物的成礦作用。礦區(qū)的碳酸鹽型錳礦石具有現(xiàn)代大洋錳結(jié)核的正Ce異常,且V/(V+Ni)在0.39左右,指示錳礦石經(jīng)歷了以Mn4+沉積的氧化階段(Cycle I)(圖3a-b),微生物可能在Mn4+富集過(guò)程中起到了作用。經(jīng)計(jì)算該階段氧逸度大概為FMQ+6.4。圖3.?西昆侖造山帶晚石炭世奧爾托喀訥什大型碳酸鹽型錳礦床成礦模式(Gao et al.,2024)礦石的Pr/Ph小于0.8(高度缺氧),指示錳礦石經(jīng)歷了還原階段(Cycle II)(圖3c),使Mn4+變?yōu)榱薓n2+,該階段氧逸度大概在FMQ + 4.5。全巖13CV-PDB值(從-19.5‰~-8.2‰)比圍巖的13CV-PDB值(-5.3‰~+4.2‰)偏負(fù),而錳礦石中干酪根的13CV-PDB值(-29‰)明顯低于全巖,推測(cè)有機(jī)質(zhì)還原功能在Mn4+轉(zhuǎn)換為Mn2+的過(guò)程中(Cycle II)起到了關(guān)鍵作用。研究最終指出:在伸展構(gòu)造背景下,存在地幔柱的影響,熱水活動(dòng)強(qiáng)烈,有饑餓盆地性質(zhì)的沉積環(huán)境,且有機(jī)質(zhì)含量高的地層是菱錳礦富集成礦的優(yōu)先位置。文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.gr.2024.06.006
近日,中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所和水生生物研究所何舜平團(tuán)隊(duì),在《Water Biology and Security》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)研究成果《Lipidome and proteome analyses provide insights into Mariana Trench Snailfish (Pseudoliparis swirei) adaptation to the hadal zone》,詳細(xì)揭示了馬里亞納海溝獅子魚(Pseudoliparis swirei)如何通過(guò)調(diào)節(jié)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的代謝機(jī)制,成功適應(yīng)全球最深的海洋環(huán)境。首次通過(guò)對(duì)脂質(zhì)組和蛋白質(zhì)組的聯(lián)合分析,研究團(tuán)隊(duì)揭示了該魚類如何在極端的高壓、低溫和食物匱乏環(huán)境中生存的關(guān)鍵分子機(jī)制。挑戰(zhàn)重重的深淵帶環(huán)境馬里亞納海溝位于地球最深處,常年處于黑暗中,極高的水壓和低溫對(duì)生物的生存構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。水深每下降10米,水壓便增加0.1兆帕(MPa),對(duì)大多數(shù)生物的細(xì)胞過(guò)程如分裂、代謝等造成了極大干擾。此前,該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在基因組和轉(zhuǎn)錄組水平上對(duì)深淵獅子魚的適應(yīng)性機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的探討,但在脂質(zhì)代謝組和蛋白質(zhì)組水平上目前還未有相關(guān)研究。能量?jī)?chǔ)存與利用機(jī)制的突破深海魚類普遍具有較大的肝臟組織,尤其是深淵獅子魚膨大的肝臟特別引人注目。該研究中,科研團(tuán)隊(duì)對(duì)捕獲于馬里亞納海溝不同深度(2,027至7,125米)的五種深海魚類(包括Bathysaurus mollis、Coryphaenoides rudis、Ilyophis sp.、I. brunneus以及馬里亞納海溝獅子魚(MHS)的肝臟組織脂質(zhì)代謝組和蛋白質(zhì)組進(jìn)行了深入的分析,揭示了深淵獅子魚獨(dú)特的生存策略。研究檢測(cè)了8個(gè)大類,36個(gè)亞類的脂質(zhì)分布,結(jié)果表明MHS與其他四種深海魚類的總脂質(zhì)水平相當(dāng),三酰基甘油(TG)作為主要的能量?jī)?chǔ)備,在深海魚類脂質(zhì)組中均占據(jù)主導(dǎo)地位。此外,自由脂肪酸(FFA)、膽固醇及其酯類(CE,膽固醇)、磷脂和二酰基甘油(DG)也是深海魚類肝臟中主要的脂質(zhì)成分。磷脂和甾醇是膜結(jié)構(gòu)的重要組成部分,而自由脂肪酸對(duì)于深海魚類的細(xì)胞調(diào)節(jié)至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn),馬里亞納獅子魚通過(guò)顯著增加肝臟中的膽固醇酯(CE)、醚鍵三酰基甘油(TG-O)、輔酶Q(CoQ)和ATP酶含量,幫助其在食物匱乏的條件下儲(chǔ)存和有效利用能量。這種機(jī)制極大地延長(zhǎng)了獅子魚在深海環(huán)境中的生存能力,尤其是在長(zhǎng)時(shí)間禁食的情況下,這些分子儲(chǔ)備可被分解用于提供能量。維持高壓下細(xì)胞膜的流動(dòng)性此外,與其他深海魚類相比,深淵獅子魚表現(xiàn)出脂肪酸代謝路徑的顯著差異,特別其肝臟中含有更高比例的不飽和脂肪酸,進(jìn)一步的脂質(zhì)鏈長(zhǎng)度分析表明,深海魚類肝臟中某些脂質(zhì)的脂肪酸鏈長(zhǎng)度趨向于更長(zhǎng)。在高壓環(huán)境下,保持膜流動(dòng)性對(duì)于深海生物的生存至關(guān)重要,膜的剛性主要通過(guò)膽固醇和磷脂酰乙醇胺(PE)調(diào)控,另外PE與磷脂酰膽堿(PC)的比值,也可以指示出膜的流動(dòng)性。該研究發(fā)現(xiàn),在五種深海魚類的肝臟組織中,MHS肝臟中的膽固醇和PE含量占總脂質(zhì)的比率顯著降低,且深淵獅子魚肝臟中PE與PC比值顯著降低。表明MHS優(yōu)化了脂質(zhì)比例,以在極端高壓下維持高膜流動(dòng)性,保障細(xì)胞功能和生存。應(yīng)對(duì)氧化應(yīng)激的強(qiáng)大防御機(jī)制深海環(huán)境中的食物匱乏和高壓條件會(huì)增加細(xì)胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生及氧化應(yīng)激風(fēng)險(xiǎn),研究發(fā)現(xiàn),馬里亞納獅子魚可以通過(guò)一系列抗氧化機(jī)制有效減少了氧化損傷。多不飽和脂肪酸和磷脂酰乙醇胺(PE)更容易氧化,這加劇了細(xì)胞的脆弱性,導(dǎo)致細(xì)胞損傷和死亡。研究表明,深淵獅子魚類通過(guò)增加單不飽和脂肪酸含量同時(shí)減少多不飽和脂肪酸含量,并降低磷脂酰乙醇胺(PE)等容易氧化的脂質(zhì)比例,有效降低了脂質(zhì)過(guò)氧化的風(fēng)險(xiǎn)。此外,獅子魚肝臟中轉(zhuǎn)鐵蛋白(Transferrin)和熱休克蛋白(HSPs)的顯著高表達(dá),進(jìn)一步增強(qiáng)了其對(duì)抗氧化應(yīng)激的能力。轉(zhuǎn)鐵蛋白能夠有效調(diào)節(jié)體內(nèi)的鐵平衡,防止自由鐵引發(fā)的氧化應(yīng)激,而熱休克蛋白則在極端壓力下幫助蛋白質(zhì)折疊和修復(fù),是細(xì)胞生存的關(guān)鍵。深海適應(yīng)的分子機(jī)制揭示更多適應(yīng)性進(jìn)化本次研究不僅揭示了獅子魚在深海環(huán)境中的適應(yīng)機(jī)制,還為深海魚類在營(yíng)養(yǎng)匱乏和極端環(huán)境中如何通過(guò)代謝調(diào)節(jié)來(lái)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)提供了重要線索。研究顯示,馬里亞納獅子魚的脂質(zhì)代謝路徑與膽固醇代謝、脂肪消化吸收、膜流動(dòng)性調(diào)節(jié)等密切相關(guān),尤其是通過(guò)調(diào)節(jié)膽固醇和磷脂的含量,使其在高壓環(huán)境下能夠保持細(xì)胞膜的流動(dòng)性。此外,研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn),該魚類的胰島素抵抗途徑在深海適應(yīng)中發(fā)揮了重要作用,可能通過(guò)促進(jìn)脂肪生成來(lái)應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)匱乏。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了深海魚類如何在長(zhǎng)期的生存壓力下進(jìn)行能量保留與代謝調(diào)節(jié)。圖1. 五種深海魚類的采樣地點(diǎn)圖2. MHS肝臟組織的脂質(zhì)組和蛋白質(zhì)組分析揭示適應(yīng)機(jī)制圖3. MHS與其他四種深海魚類間具有顯著差異的脂質(zhì)代謝物圖4. MHS與其他四種深海魚類脂質(zhì)代謝差異的KEGG富集分析未來(lái)展望:為深海生物適應(yīng)性研究開辟新方向該項(xiàng)研究的結(jié)果為深海生物對(duì)深淵環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制研究提供新的視角。研究團(tuán)隊(duì)指出,未來(lái)將通過(guò)進(jìn)一步探測(cè)更多深海魚類的脂質(zhì)組和蛋白質(zhì)組,深入研究不同深度環(huán)境中的生物適應(yīng)性。該研究由中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性優(yōu)先研究計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金支持,中科院深海所徐涵博士為本研究的第一作者,何舜平研究員為本研究的通訊作者。?文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.watbs.2024.100295<!--!doctype-->