北京
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者，在深海微生物這一地球科學與生命科學交叉方向上，從無到有，建立從實驗室培養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知感悟。尤其難得的是，書中不僅呈現了科學發現本身，更坦誠地記述了研究范式的成功轉變所帶來突破的背后，兩位作者及其團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展脈絡，亦能啟發我們對深部生命過程以及極端微生物資源開發利用的深層思考。
趙國屏
中國科學院院士
2026 年3 月
“深海科學叢書”的叢書主編，最初建議我們寫一部關于“深部生物圈”的著作。“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境中的微生物群落構建的獨立生態系統。這是一個非常有價值的內容，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展最快、取得最主要突破且最成體系的研究領域。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”）圍繞深海微生物進行系統闡述，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和經驗教訓，同樣可以為整個深部生物圈的探索奠定基礎。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發展的直接影響，本書也探討了微生物技術發展對深海微生物的推動與制約。同時，深海生態系統具有極高的多樣性，微生物物種豐富，覆蓋了大部分的系統發生學分類，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化樹根部的古菌和細菌，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形式、代謝網絡的化學基礎與地球科學中“功能微生物”及“前生命過程”相偶聯，我認為這是生命科學與地球科學中關鍵科學問題的交會點。
肖湘、趙維殳提出“深淵超高壓激發假說”示意圖
以我的經歷為例，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有25年了，其間也伴隨著我國深海調查與深海科學研究的飛速發展——從艱難起步的停滯期到飛速進步的對數期。這一高速發展的驚人過程，不僅對行業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。因此，以當局者視角把這段發展歷程記錄下來，是我們這代科研人應盡的責任。這樣不僅能窺見深海微生物與微生物海洋學的發展脈絡，也能夠給年輕學者以借鑒，讓他們少走彎路，從而能夠更好地進行學科交叉，開展系統化研究，并不斷開拓新的領域。
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不同科學發展階段背景下的深海微生物研究歷程；②深部生命高壓適應的艱難探索及其困境與轉折；③深海工程技術發展帶來的微生物海洋學的百年未有之新機遇。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、不斷面臨挑戰并逐步走向成熟的發展過程，并介紹在該過程中，相關研究工作如何不斷以更廣闊的視角和更明確的目標開展與推進，這不僅依賴技術的創新、不斷迭代和交叉融合，還在于如何構建學科的哲學框架、美學邏輯以及執行策略。
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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 : 科學出版社, 2026. 3
ISBN 978-7-03-085015-7
本書主要受眾為地球科學、生命科學、海洋工程與技術等方向的本科生、研究生及科研從業者，既可以作為上述領域的教學參考書，也可以作為科普書籍供對上述領域有興趣的其他讀者閱讀。
關于本書的寫作方式，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-新西蘭聯合克馬德克海溝TS29-1 載人深潛航次期間，我有時間仔細閱讀了尼克·萊恩（Nick Lane）的The Vital Question（《復雜生命的起源》）、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系模式來講述（盡管這是經典教科書中的敘述模式，但并不是我們真實科學發現的過程），而是以學科發展的時間脈絡為依托，結合自身研究經歷，還原一個故事性和邏輯性俱強的真實科學發現歷程。盡管這一方式主觀性較強，可能失之偏頗，但容易與讀者產生共鳴，即使受個人能力所限，部分認知不充分、不完備甚至有偏差，也可以產生拋磚引玉的效果。學科發展是不斷積累的過程，經驗與教訓本身是辯證的，都是不可多得的財富。
我認為，寫一本有關生命科學的書，能讓有地球科學研究背景的人看得懂、用得著，是一個極大的挑戰。這不僅是因為兩個學科的語言體系差距極大，更重要的是兩個學科從思維方式到人才培養方式上存在某種意義上的“沖突”：地球科學的證據極難獲得且無法在短期內得到驗證，因此地球科學的證據鏈是“管中窺豹”“以點推面”似的從微觀到宏觀，極其強調其邏輯推理的合理性；生命科學由于生命本身的復雜性，“多因一果”和“多果一因”是常態，而底層邏輯遵循“中心法則”，因此其發展歷程是從現象到機制、逐步聚焦的層層深入過程，也就是從宏觀到微觀，強調機制上的實證。因此，兩學科交叉看起來是相向而行的，實則相距甚遠。最早提出將地球科學與生命科學在深海方向交叉建議的是同濟大學的汪品先院士。他是我國深海科學研究的先驅，主持并承擔了第一個深海973 計劃項目——“地球圈層相互作用中的深海過程和深海記錄”，培養了一批從事深海科學研究的青年學者，我也有幸成為其中一員，一回國便參與了這個項目，第一次系統接觸了地球科學和深海方向。
“溟淵計劃”一期成果：深淵微生物主要科學發現。PB：菲律賓海盆；YT：雅浦海溝；MT：馬里亞納海溝；GTDB：基因組分類數據庫；HoS：同質選擇；HeS：異向選擇；DL：擴散限制；HD：同質擴散；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，他們才是這些科學發現故事的真正書寫者。1998 年徐洵院士首先鼓勵并推薦我進入海洋微生物這一陌生的研究領域；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，她扮演著我的導師和鼓勵者，一點一點使我這株新生的“幼苗”有了獨立的發展空間。王風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想得以實施，而且多年來扮演著團隊對外溝通的角色，彌補了我在這一能力上的極大不足；她的團隊在深古菌領域開展了諸多前沿性工作，而她對國際科學前沿發展的敏銳捕捉力也使我們團隊獲益匪淺。2010～2017 年，張宇博士與我合作搭建了深海高壓模擬平臺，盡管她已經建立了自己獨立的實驗室，但當時她提醒我高壓研究需要新理論的指導，這一建議推動了我們后來工作的逐漸迭代完善。我現在的合作者，也是本書的合著者——趙維殳博士，是我到上海交通大學任職后招收的第一個本科直博生，從2010 年進入團隊做本科畢業設計開始，一直在深海微生物極端環境適應方面開展工作，在“溟淵計劃”實施過程中，與我一同承受了巨大的壓力并經受了考驗，她的邏輯思維、空間想象力與出色的藝術表現力，使得我們的思考與工作得以條理化、系統化并最終生動地呈現，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。
該書是“深海科學叢書”的分冊，該叢書獲得國家出版基金資助。叢書規劃以下分冊：
《深海多圈層相互作用》
《南海冷泉生態系統》
《深淵魚類多樣性的格局、過程和機理》
《深海微生物多樣性與資源可持續利用》
《深部生物圈》
《西北太平洋深海底棲端足類圖譜》
《深海化能生態系統物種多樣性與特殊生命過程》
《西太平洋海山生態系統與生物多樣性》
《南海海山生物多樣性》
《重要深海生物毒素及生物傷防護關鍵技術研發》
《深海天然氣水合物資源與環境》
《深海天然產物》
《深海極端環境的原位探測與現場實驗》
《深海環流》
《深海熱液活動、巖漿作用、沉積過程及其生物響應》
《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用》
《洋中脊底質物理特性與測量》
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: 科學出版社, 2026. 3）一書“前言”“序”，有刪減修改，標題為編者所加。
(深海科學叢書 / 王凡主編)
ISBN 978-7-03-085015-7
責任編輯：王 靜 朱 瑾 白 雪
本書以深部生物圈中發展較成體系的深海微生物研究為例，以作者25 年的親身研究經歷為脈絡，串聯了從2001 年到2025 年我國深海進入、深海探測、深海開發的“三步走”戰略中的科學發展，從深海微生物的研究歷程、高壓適應探索、技術革新帶來的機遇三大維度，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，結合作者親身經歷，還原真實科學發現歷程，兼顧故事性與邏輯性，同時探討大數據時代的學科交叉、哲學框架構建等核心議題，展現了深海生命科學研究的學術價值與探索之美。
本書可作為地球科學、生命科學、海洋工程與技術領域的本科生、研究生及科研工作者的參考用書，也可供深海生命、海洋科學的愛好者閱讀借鑒。
（本文編輯：劉四旦）
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