海洋科技新突破！未知深海物种“数字标本”问世，秒捕脆弱生物

一个旋转致动的十二面体（RAD-2）封装了全浮游多毛动物——Tomopteris（一种海洋蠕虫）。视频来自远程操作车SuBastian科学摄影机，由施密特海洋研究所提供。图源：罗德岛大学官网

【革命性技术带来深海探索变革】

研究指出，水下成像、机器人技术和基因组测序等革命性技术已经重新定义了深海探索。研究团队展示了一种新方法，能够在与深海动物接触的几分钟内获取详细的测量和运动数据，获取整个基因组，并生成详尽的基因表达清单，从而创建了动物的“数字标本”。

菲利普斯教授指出，目前描述新物种的过程相当繁琐，通常需要捕捉、保存并比较标本，这在对深海脆弱生物而言尤为困难。由于这些动物脆弱而纤薄，捕捉难度大，导致许多深海物种尚未被鉴定。这项新技术的出现将有望缩短物种发现过程，提供更为高效的研究手段。

上图：研究中观察和采样的明胶状深海动物的复合图像。从左上方开始，顺时针方向依次为全浮游多毛动物Tomopteris sp.、链水母Marrus claudanielis、链水母Erenna sp.和鞘水母Pegea sp.。照片由ROV SuBastian科学摄影机，施密特海洋研究所提供。图源：罗德岛大学官网

【丰富数字数据助力物种保护研究】

该研究获得的信息不仅对于物种保护研究有重要价值，还响应了研究人员对使用先进技术进行信息收集以最小化对动物的伤害的呼吁。未来，这项技术有望在捕获和释放框架内对深海生命进行全面扫描，为深海生态系统提供更全面的了解。

此次研究得到了史密斯海洋研究所及其“设计未来”计划的资助，在其研究船Falkor上进行了两次远征，分别在2019年和2021年前往夏威夷和圣地亚哥沿海。团队每天收集多达14个保存组织样本，以及用于量化数字图像的几TB，为后续研究提供了丰富的数据。

上图：一种基于ROV的深海中水动物原位成像和捕获的数字合成策略。ROV SuBastian的技术布局突出了我们的仪器在操作器臂和ROV滑板中的位置，以及2021年8月远征的动物标本原位数字合成的示例工作流程。成像/采样步骤以颜色编码，并按照数据收集的典型顺序进行编号，每个仪器都显示了一个动物M. claudanielis的示例数据。(1) 使用ROV 4K科学摄影机进行初始标本观察和视频/静态图像；(2) EyeRIS全视场光场图像；(3) DeepPIV激光成像扫描；(4) RAD-2组织采样；(5) 原位保存。遗传测序是在陆地上完成的，包括从原位保存的组织中提取DNA和RNA。ROV模型由施密特海洋研究所的J. Williams提供。图源：JOHN A. BURNS等人

这一突破性技术的实现得益于多学科团队的协同努力，涵盖了机器人学、海洋工程、生物工程和分子生物学等多个领域。该团队的合作包括罗德岛大学、比格洛海洋科学实验室、哈佛大学、蒙特雷湾水族研究所、PA Consulting以及纽约市立大学巴鲁克学院等多个机构。这标志着对深海生物研究的一次集体进步，有望为未来的海洋科学研究提供新的方法和工具。

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编译 | Wendy

审核 | Sara

排版 | 绿叶