王勇教授团队在深海微生物汞转化研究取得新进展

近日，清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院王勇教授团队联合中国科学院深海科学与工程研究所、城市环境研究所和浙江工业大学，对从陆坡到深渊带不同海域沉积物中汞的生物转化潜力开展了系统研究，揭示了深海微生物在汞的甲基化与去甲基化过程中的关键作用及其深海环境适应性机制。

汞作为一种全球性污染物，可通过大气沉降、河流输入、热液活动等多种途径进入海洋环境，并在深海中累积。甲基汞具有强神经毒性，能通过食物链富集，威胁海洋生态安全和人类健康。然而，深海特别是深渊区域中汞的微生物转化过程尚不明确。

研究团队整合了来自南海、巴士海峡及马里亚纳海沟等32个沉积物柱状样、101个宏基因组数据，并结合全球其他海域的41个沉积物宏基因组（图1），系统分析了汞转化相关功能基因的分布。

图1 研究地点的地理分布

研究发现，汞甲基化基因 hgcAB 主要分布于陆坡区，而在开阔大洋区其表达水平极低，表明大洋深处沉积物中原位产生的甲基汞非常有限；相反，汞去甲基化基因merB 与还原基因merA 分布更广，且在开阔大洋中丰度更高（图2）。这一发现揭示了深海汞循环的地区差异，即受陆源污染物影响较大的陆坡区可能是甲基汞的“潜在热点”，而开阔大洋则以汞的降解为主。

图2 汞转化基因在宏基因组和宏转录组中的相对丰度

值得关注的是，本研究首次发现部分深海汞甲基化微生物可能通过利用深海耐压物质衍生的三甲胺作为甲基供体，实现汞的甲基化（图3）。该机制不仅是微生物对高压寡营养环境的独特适应，也揭示了深海有机物与重金属循环之间的新型关联。此外，研究还鉴定出多个从未报道具备汞去甲基化能力的新微生物类群，系统发育分析进一步揭示其汞抗性基因merB可能通过水平转移广泛传播以应对海洋中广泛存在的甲基汞。

图3 三维结构中的HgcA-MttB相互作用示意图

综上所述，这项研究首次从基因层面揭示了深海汞生物转化的地理分异规律与微生物驱动机制，不仅深化了对深海生物地球化学循环的理解，也为评估深海环境污染、预测甲基汞生成热点、开发基于微生物的汞污染修复策略提供了重要的科学依据。在全球汞公约《水俣公约》持续推进的背景下，该成果对保护深海生态系统、维护海洋食品安全具有重要的现实意义。

相关研究成果以《从陆坡到深渊带海洋沉积物中汞生物转化潜力》（Genomic potential for mercury biotransformation in marine sediments across marginal slope to hadal zone）为题，于9月30日在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。清华大学深圳国际研究生院博士生李卓波为论文第一作者，王勇教授为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金和深圳市海洋生态前沿技术重点实验室等项目的支持。

研究得到国家重点研发计划与深圳市海洋生态前沿技术重点实验室项目支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-63808-1

文/图：李卓波

编辑：彭锦涛

审核：王勇