由北京君和创新公益基金会、中国科学院大学校友会联合主办，主题为“和而不同，思想无界”的CC讲坛第68期演讲2025年10月25日在中国科学院大学（北京玉泉路校区）礼堂举行。来自上海交通大学海洋学院 张宇研究员出席，并以《压力创造可能 我在万米深海寻找生命的答案》为题发表演讲。

　　演讲实录：

　　大家好，我叫张宇，是一名科研工作者，我的研究方向是深海微生物。正如前面介绍的一样，可能深海对我们很多人来讲非常的陌生，所以我先给大家两个数字。第一个数字是全球海洋的平均深度是3800米，目前已知的海洋里面最大的深度在马里亚纳海沟大约是11，000米。我们都理解阿基米德原理，那么超过万米的深海这样一种水压的话，当地压力是超过了1000多个大气压的。所以可以说深海是一个超高压的环境，那么这么大的压力对我们人类来说一定是生命的禁区，但是那里到底还有没有生命，有什么样的生命？这是我所感兴趣的。2021年我有幸搭乘我们国家自主研发的奋斗者号载人潜水器，来到了马里亚纳海沟10，900米的地方。我们在那里进行了下潜进行了作业，包括视频里显包括视频里体现出来的，我们用了机械手对海底的沉积物进行了取样，所谓的沉积物就有点类似于我们平时看到的泥巴一样。

　　当我们把沉积物拿回来到实验室去分析的时候，我们发现每一克的沉积物里面有1，000万个细菌。也就是说那里面的生命是非常多的，只是我们不知道而已。在那么高的压力下，这些细菌它们祖祖辈辈生活在那里，它们已经适应了高压环境，甚至爱上了高压环境。它们离开这样一种高压的环境就活不下去了。我们把它叫做嗜压微生物，嗜就是嗜好的嗜。所以从此以后我就开始慢慢的逐渐的去解析这些嗜压微生物它们身上有什么样的奥秘。为了在实验室能把它们养活，我们也知道它们离开高压就活不下去，所以我就把深海搬到了实验室。在实验室建造了一个类似于海洋的环境，有高压、有低温、有水流，有一点点的营养物，它们在那里可以活得很好，供我慢慢的去研究。但是实验室看到的现象跟真实情况，跟天然的海底到底一样不一样？这个也是一个问题，我们又进一步去研发了一系列的原位的技术，就把实验室搬到海底。我们到海底去检测，去做实验，去实时的看他们到底是怎么样一种生活。那么去海底又很贵，而且在海底实际上我们能够检测到的参数非常有限，所以我们现在又在做一件事，就是把两种技术给它结合在一起。

　　我们通过海底这种实时的检测，把数据通过水声通讯或者光通讯传播到实验室来，我们实验室同时同步做这样一种孪生实验。根据水下的参数的变化，我们及时调整实验室的参数变化，让我们有一个镜像的认知，更深刻，更能够仔细的去解析深海的原位的过程。不管怎么说，这些技术的研发其实还是为了回答我们的科学问题。就像我刚开始跟大家提出来的，这些生命它们是怎么样才能适应那么高的压力的？最开始的时候我非常的幼稚，或者是非常的简单的去思考，是不是有一些特殊的基因存在，导致这些微生物它们就能够在我们活不下去的地方活下去。所以我就把跟压力相关的一些基因那些蛋白全去梳理了一下，我就发现其实没有任何一个独特的这些跟压力相关的基因也好，蛋白也好。它们跟其他的环境因子，比如说干旱，比如说这种pH的极端变化，以及这种渗透压等等这种极端环境都是相关的。那么我们进一步再去仔细地分析，就会发现所有这些在极端环境下能够生存下来的微生物，它们都有一个共同的特点，非常能够及时的清理掉体内累积的ROS——这个词就是活性氧，平时我们说的这种自由基。女生知道说我们风吹日晒雨淋，皮肤会变得干燥，或者有的时候压力大了，会有一些引起炎症，甚至说细胞的癌变，这都是跟自由基是相关的。那么对这些微生物而言，这些极端的环境也会导致它们体内产生更多的自由基，但是如果你能够或者对这些微生物，它们能够及时把这些自由基给排出去，它们就能够适应和在这些极端的环境里面更好的生存下去。

　　当我去寻找在深海这种极端的高压环境下，这些微生物它们有没有一些新的基因，新的途径能帮助他们适应这样深海的环境的时候，我们没有找到我们发现的每一个基因，每一条途径都在其他类型的极端环境中都存在。那么这样的一种策略看起来是一个非常通用的策略。这就类似于我们古代先贤庄子所讲的，这个“举莛与楹，厉与西施，恢诡谲怪，道通为一。”也就是说我们人类是怎么看待这个世界？我们觉得它美与不美其实并不重要。

　　这是一个道通为一的策略。谢谢！我们了解这样一个策略以后，我就换一个角度逆向思维去思考。既然那种嗜压的微生物，它有可能能适应多种的极端环境，那么我们在地表这种不是高压的环境里面，能不能找到嗜压微生物呢？当时我在国外读书的时候，我有一个师兄他是做欧洲这种古建筑修复的。比如说古的雕塑，它缺了一个鼻子或者眼睛，那个地方有点小的伤害。那么他就往上面喷一些微生物，这些微生物就能在原位形成这种钙化石化，就能把这些伤害给它在细节处弥补上来。他用的微生物能够耐受非常高浓度的钙离子和镁离子，其实也是在极端环境下生存下来的。我就去跟他要了两株回来我养了养，我就发现这两株微生物，即便它们是长期生活在地表这种常压环境，但是其实你把它加起压力来以后，它会活得更开心。它们是嗜压微生物，很神奇，也很兴奋。

　　对在地球表面的嗜压微生物，那么到此我们对于这种极端环境的适应，可能说有了一点点的答案。这个答案不一定完全，至少能解释部分的原因。后面我就又开始异想天开，我最喜欢的一件事情就是躺在床上来思考各种奇奇怪怪的问题。那么我们去思考一些更基础，也更宏观的一些问题，更深刻的一些问题。比如我们从哪里来？一个比较流行的或者是大家普遍接受的一个观点，是认为所有生命的地球上所有生命的它都有一个共同的祖先叫LUCA，把它称为叫最后的共同祖先。

　　从LUCA开始慢慢的分化演化，形成了细菌、古菌、真核包括一直到我们人类这种高等的生命形式。那么大家认为LUCA的产生非常有可能就是在深海热液环境。因为这个环境里面它可以天然的催化，形成很多生命体所必需的大分子。它也是一个非常好的天然催化场所，能够催化一些生化反应，帮助最原始的生命形态的形成。

　　我就在思考一个问题，我们不管说原始最初生命是不是来自深海热液，但是如果深海热液它可以诞生生命的话，它是不是在这么亿万年来一直都在产生着新的生命？是不是它在产生着新的生命，只不过我们检测不到。因为它产生的那一点点最原始的生命形式，它很快就被我们现在已经有的大量的细胞则给淹没掉，我们检测不到。虽然我们检测不到，但是还是非常有可能这些一直持持续续产生的新的生命形式，它们可以通过基因的转移，甚至通过一些代谢活性的改变来影响着我们现在这种生命过程。是不是有这种可能？这是一个问号。

　　那么下面我们还在思考，我们能长生不老吗？我们能永葆青春吗？刚才讲说我们人类的衰老，其实也是和体内的ROS或者这种自由基的产生是息息相关的。这个也是有大量的科学研究来证实。既然那种极端环境的微生物，包括我们深海高压的微生物，它能够很有效的清除ROS。如果我们去跟它们学习，我们是不是也能建立一套高效清除ROS，让自己更年轻，让自己的皮肤更有弹性。我们怎么去做？这是第二个问题。

　　第三个问题我们孤单吗？我们大家一直在思考说地球到底是不是唯一存在生命的一个星球。在离我们比较近的这种太阳系的星球里面，最有可能大家认为最有可能存在生命形式或者存在过生命形式的，可能就是土卫二、木卫二或者泰坦。那么如果在这些域外的环境里面存在了生命，非常有可能它们是存在于这些域外的冰下海洋这种液体环境里面。那么它们冰下海洋，比如说像土卫二、木卫二的冰下海洋也是一个非常压力高的环境，甚至这些地方的压力比我们马里亚纳海沟底部的压力还要大。那么我们研究地球上面的高压环境的微生物，我们去研究这些它们的适应机制，是不是就能够帮助我们更高效地寻找到域外的生命呢？前面是我们想到的很多很有趣的问题，我们总归还是要去建立新的技术手段来帮助我们回答这些问题。

　　很遗憾的跟大家讲，目前我们深海的探测其实还是以科学家的预知的经验来设计他的采样位点，他的检测方案，还是一个用已知的方式来探寻海洋的过程。

　　康德曾经讲过，我们人不是一个目标，而是一个手段。那么在目前的这种探索中，不仅仅是深海的探索，很多自然科学探索中，其实人是一个手段，为什么这样讲？就是我们去我们去设计它下潜的作业位点，我们去设计一个野外的实验，甚至我们去设计一个实验室的实验的时候，其实我们把很多主观的意愿，主观的期待都放了进去。那么尤其当我们面对深海这样一个完全未知的领域的时候，那里有99%的物种是我们不知道的，那里有超过99%的空间是我们人类从未踏足过的。在这样一个未知的环境里面，我们人类的知识，我们已有的知识确实显得微不足道，而且会成为我们的绊脚石，会束手束脚，束缚着我们自由的探索。

　　为此我们要尝试一种新的探索的策略，叫自主决策的一种探索策略。也就是说借已知之舟渡未知之海，这句话我觉得它写得非常的深刻，也非常的形象。我们肯定是要基于我们已有的知识，但是我们也希望借助目前 Ai的算法，以及新型的这种深海探测的技术，让潜水器自己到海洋里面去感知海洋的环境，通过海洋环境的感知来采集数据，通过这些数据的判断，让它们来决定目前它们要去哪里，它们去寻找什么样的样品是更有趣的。它们去做什么样的实验，是我们以前没有想过科学家们从来无法设想出来的实验，它们去采集什么样品回来，怎么把这个样品保存回来，最适合是根据这个样品，或者根据这个环境目前的这种特点来做决定。

　　我们老是举一个例子说一颗鱼粑粑它到海水里面以后4个小时就可以把海水的微生物生态系统完全的改变。那么我们人却无法预判这个地方到底会不会有一个鱼粑粑下来，那就意味着我们去预先设计的实验会有非常多的bug存在。只有把这种决策权交给AI，交给机器，交给那些它们亲临到这些环境里，它们在这种环境里不停游弋的这些工具身上的时候，反而可以扩大我们的认知。

　　我的团队一直目前在致力发展这样一种技术，它的一个技术包括几个组成部分，包括它的角这个载体部分，这个载体就意味着它可以在水下自主的航行，而且可以对水下海底进行无干扰的作业取样，也包括我们检测区域，这个检测区域就意味着它是带了耳朵、眼睛和一些触角去感知周围的这种多种的环境参数。当然了他也带了这种自主决策的一个大脑，他根据现场的感知的环境参数来做自己的判断，做自己的决策。那么他判断的依据是什么？判断的依据却是我们人类以前预知给他的一些基础的数据，包括我们的标准数据，以及他在当地感知到的真实的数据。最终我们是希望我们对大自然探索，我们对深海的探索，可以独立于人类，可以独立于我们自己的判断，我们自己的审美。让西施的美和丑人的丑都变成一种道，都变成一种道法为一。

　　我觉得好奇心和探索欲，这是人类从出生到现在一直有的，这是人类的一个天性。我觉得自己非常的幸运。我到过万米的海沟，我去过南极北极，我也很有幸刚参加完我们国家第一次在北极的载人深潜任务，也圆满完成了任务。我也去过高原，爬过冰川，走到各种极端的环境里面去采样去分析，去探索自然。

　　那么我也非常希望把我的这种幸运带给大家，尤其是带给我们这些小朋友们。几年之前我参加了一个中学生的活动，他们就对我的这些科考的经历，对我探索海洋这些心路历程非常的感兴趣，他们就送了我一幅字，叫“海好有你”，海是海洋的海。而且还送了我一罐星星瓶，星星瓶里面每一张折纸都是一个初中生，他们一个班级的初中生在折纸上面写了一句话，对海洋的祝愿，对海洋探索未来的一个好奇，一个疑问，以及一种美好的期待。那么当他们把这个星星瓶交给我的时候，我觉得他们交给我的是一种热情，是一种孩子们最纯真的对大自然的向往。他们坐在教室里，每天在那边刷题，不能和我一样那么开心的去野外，但是我会带着他们去野外。从此以后我去任何地方去探索去科考，都会把这个星星瓶带在身上。

　　比如说我去左边是我在是在爪海沟下潜的时候，用我们奋斗者号载人潜水器舱内拍到的照片。右面是我这次去北冰洋下潜的时候，在我们蛟龙号载人潜水器舱内拍到的照片。确实我们每一次下潜最多是三名人一起在一个1.8米直径的舱内，一般来讲会有两名驾驶员和一名科学家，但是如果像我这种下潜次数比较多，相对比较资深的时候，我可以作为副驾参与驾驶，这样的话就可以多一个位置，让另外一名科学家进来。我们在从布放到回收，在海底整个作业十几个小时这个过程中，我们是三个人一起面对未知，面对的是大自然的未知。以及我们人类在茫茫的大海中，在万米的深海中那么渺小，那么敬畏这种感触。

　　其实这次活动我也把星星瓶带过来了。我觉得每一次我说都是带着这些孩子们的愿望，带着这些孩子们的好奇心，带着他们一起去探索世界，一起去朝圣生命。

　　好，谢谢。