哈达尔海沟，位于地球最深的海洋地带，是人类了解最少的生态系统之一。长久以来，科学家们推测极端深度存在着依靠化学合成而非光合作用维系生命的生态社区，但实际观察和记录却极其罕见。近期一项由中俄等多国科学家参与的联合深海考察，借助可承受全海深的“奋斗者”载人潜水器，首次发现了世界上最深、规模最广的化学合成生命社区，彻底改变了我们对极限环境生命形态的认识。此次发现的生命群落主要分布在库页大陆架-堪察加海沟及西部阿留申海沟两大海沟，延绵约2500公里，深度横跨5800米至9533米范围，展示了生命在极端高压、低温和无光环境下的顽强繁荣。初步调查显示，这些生命群落的主要优势种类是丝状管虫和多种双壳贝类，它们依赖于海底岩层裂缝中富含甲烷和硫化氢的流体为能源，通过微生物介导的化学合成过程实现能量转化。通过同位素分析进一步确认，这些海底流体中的甲烷源于沉积物中有机物的微生物分解，揭示了深海碳循环中新颖且活跃的微生物地球化学过程。
过去被认为是以浮游植物残骸及下沉有机颗粒为主要食物来源的深海生物群体，如今被发现还得益于来自海底冷渗漏的化学能补给，这一发现将改变传统观点，强调了化学合成生态系统在哈达尔深渊生态中的重要地位。此次考察揭露的化学合成生命体分布不仅集中于库页-堪察加海沟较深区域，还横跨整个西阿留申海沟，涵盖了多种基于甲烷和硫化氢的生境。我们看到了不同物种如丝状管虫属Lamellisabella、Polybrachia、Spirobrachia和Zenkevitchiana，以及双壳类中阿比索玛相思蛤（Abyssogena phaseoliformis）、福萨日本豆蛤（Isorropodon fossajaponicum）等在环境中的相互作用及多样性。这些动物往往附着于冰冷且含硫的沉积物上，群落呈现出极高的密度和丰富度，连同伴生的自由游动多毛类、海参和一些低等动物构成了一个复杂且动态的生态网络。以地质视角审视，这些海底冷渗漏位于俯冲板块与覆盖板块交界处的活动断层上，断层的存在为甲烷及硫化氢流体的往上传输提供了通道。深层沉积物中，微生物通过CO2还原过程合成甲烷，并在沉积物孔隙中以溶解态或气体水合物形式稳定存在。
压缩和地壳运动促使这些流体沿断层向海底迁移，形成海底“化学泉”，为极端深海生物提供了能量支持。值得关注的是，这些冷渗漏所聚集的沉积物通常呈现黑色，含有大量铁硫化物，沉积物中特别发现了六水合碳酸钙（ikaite）等特殊矿物的形成，显示出深海环境中复杂的矿物地球化学过程。海底观测中没有发现有气泡升腾，符合甲烷主要以溶解和气体水合物状态存在的理论预期。此次发现从生态、生物地理和地质学层面均提出了新问题，诸如哈达尔海沟中化学合成社区的广泛分布是否是全球海沟的普遍现象？这些生物群落如何适应极端压力与低温且长期维持高密度种群的生态机制是什么？此外，甲烷水合物在哈达尔深渊的分布也为全球碳库及气候变化研究增添了重要维度。深海甲烷水合物的潜在析出可能在地质尺度上影响大气甲烷浓度，具有重要的环境反馈机制意义。延伸来看，这些深渊生物和其支持系统的研究不仅助力揭示地球生命极限的边界，还为寻找地外生命、理解生命起源等跨学科领域提供了独特视角。
探测和采样手段的进步确保了对这一极度深海生态系统的深入理解，如高精度视频监控、元基因组测序和同位素分析技术，结合地质声学数据，共同绘制出一个完整的生态和地球化学版图。深入了解这些生命体系的能量来源、物种演化、生态网络构建及其与整体深海生态系统的联系，对于推动深海科学研究和海洋资源可持续利用具有深远意义。未来的科考计划将围绕精细采样病变地带，进一步解析微生物群落结构、生理适应性及物种间的共生机制，同时揭示其对全球碳循环的贡献及潜在的环境风险。总体而言，哈达尔海沟深渊中发现的化学合成生命社区揭示了生命在地球极端环境中的非凡适应力和生态多样性，挑战了传统认知，并促使科学家重新审视深海生态系统的能量基础与物质循环机制。随着技术的进步和科学探索的深入，相信未来我们将解开更多深海生命之谜，为人类认识地球深处的生物奇迹开辟新篇章。
