海沟环境具有低温（1-2°C）、高压（1100-600个大气压）、寡营养和强地质作用（地震和流体渗漏）等特征，因此海沟底部被认为是不宜生物生存的。然而最新的探索发现海沟底部存在许多宏生物，微生物活动甚至比周边非海沟区更加强烈。海沟极端环境下的生物是采用何种方式生存？赖以生存的物质来自何方？人类活动对海斗深渊有多大的影响？针对这些问题，中国科学院海洋大科学研究中心、青岛海洋试点国家实验室孙卫东研究员团队与中科院广州地化所、上海海洋大学以及中科院深海所等多个研究团队合作开展系统研究，取得重要进展，第一篇相关成果近期在Nature Index 期刊Geophysical Research Letters发表，首次在11000米水深的钩虾体内发现核爆¹⁴C。 

　　由于上世纪五六十年代的人为核试验影响，使大气中的¹⁴C含量增加了一倍，从而导致现代大气中的Δ¹⁴C>0‰，这部分增加的¹⁴C称之为核爆¹⁴C。在海气交换作用下，表层海水也具有了核爆¹⁴C信号（Δ¹⁴C>0‰）。但在深海，由于海水循环周期长和巨大的碳储库效应，海沟内源性有机质（如周围海水溶解有机碳和沉积物有机质）的Δ¹⁴C<-450‰。地球内部物质则经过了漫长埋藏和地质作用时间，¹⁴C基本衰变耗尽，Δ¹⁴C接近-1000‰。 

　　采自海沟的钩虾样品，其中来自新不列颠的钩虾体长近10厘米 

　　研究团队对来自西太平洋三个海沟（包括马里亚纳海沟）不同深度的钩虾有机组分进行了¹⁴C示踪研究，发现肌肉组织Δ¹⁴C变化范围为10±2‰到65±2‰，与表层DIC和POC值接近，具有明显的核爆¹⁴C特征；肠内容物Δ¹⁴C值为7±2‰到20±2‰，与采样时表层海水的Δ¹⁴C值十分接近，说明海沟底部钩虾几乎完全依赖表层有机质的输送；海沟钩虾体长与肌肉组织的¹⁴C含量有很好的相关性，表明钩虾肌肉组织的¹⁴C含量可以指示钩虾的生长时间。利用海洋核爆¹⁴C曲线，可以得到本研究中钩虾样品的最大表观年龄为11.5±1.5 yr。考虑到测试对象的存活情况，海沟钩虾的实际寿命应该大于11.5±1.5 yr，而浅海钩虾的寿命一般为1-2 yr，海沟钩虾的寿命显著增长，可能与其低温环境有关。 

　　钩虾肌肉组织Δ¹⁴C值(空心菱形)与渗漏流体形成的天然气水合物(gas hydrate)、沉积物有机碳(sed)、海水溶解有机碳(DOC)、溶解无机碳(DIC) 及颗粒有机碳(POC)的Δ¹⁴C值比较 

　　钩虾肌肉组织和肠内容物Δ¹⁴C值(空心菱形和绿色圆点)与海洋核爆¹⁴C曲线比较 

　　钩虾肌肉组织Δ¹⁴C值与体长的相关性（阴影表示不同最大体长钩虾在全部种属中的比例） 

　　本研究是对世界最深海洋宏生物中¹⁴C含量的首次报道，解释了海洋的最深处（包括马里亚纳海沟11000米处）并非预期那样遥远和不可触及，各种人为污染物可以快速侵入海洋最深处，使生物具有比周围环境更高的污染物含量，进而影响海沟的生态安全。此外，¹⁴C揭示的海沟钩虾的长寿特征可能与其生存环境有关，有限的食物来源和低温高压环境使钩虾进化出低新陈代谢率、低细胞更新速率，这些又会导致细胞需氧量减少、细胞自噬行为增加及端粒体缩短速率减慢，从而使钩虾可以生长的更大和更久，这一发现将为生物演化和生命科学等研究拓展新的思路和方向。 　　  

　　以上结果以研究论文《Penetration of Bomb ¹⁴C into the Deepest Ocean Trench》形式发表在Nature Index期刊《Geophysical Research Letters》。广州地球化学研究所的王宁博士是第一作者，沈承德研究员、孙卫东研究员、方家松教授是通讯作者。 

　　项目得到了中科院海洋先导专项、青岛海洋科学与技术试点国家实验室鳌山人才项目及“科学”号高端用户等项目支持。