研究深海極端環(huán)境的微生物，可以幫助人們理解生命極限。但大多數(shù)深海微生物不能脫離原位環(huán)境培養(yǎng)，因此研究面臨多重難題。

近期，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所李備研究員團(tuán)隊(duì)與長(zhǎng)光辰英工程化團(tuán)隊(duì)，在中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)支持下，研制的深海微生物原位分選儀圓滿完成結(jié)題驗(yàn)收工作。

▲深海微生物原位分選儀布放現(xiàn)場(chǎng)

01

創(chuàng)新方法，解決工程難題

科研團(tuán)隊(duì)基于拉曼、光鑷及微流控技術(shù)研發(fā)了能夠原位、實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)并分選深海微生物的儀器設(shè)備，突破了拉曼檢測(cè)技術(shù)和光鑷分選技術(shù)在1500米級(jí)深海的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)深海微生物的原位拉曼檢測(cè)與光鑷分選，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外應(yīng)對(duì)深海極端環(huán)境原位檢測(cè)與分選深海微生物設(shè)備的空白。

團(tuán)隊(duì)研制的深海微生物原位分選儀專用的干-濕艙組合艙體，解決了耐高壓藍(lán)寶石舷窗與分選儀光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)兼容性問(wèn)題等眾多深海環(huán)境下檢測(cè)設(shè)備所面臨的工程問(wèn)題。

深海微生物原位分選儀于2024年6月搭載“探索二號(hào)”TS2-38-1航次，在我國(guó)南海某海域完成1500米級(jí)海試試驗(yàn)。

▲深海微生物原位分選儀

02

突破瓶頸，攻克關(guān)鍵技術(shù)

在研制過(guò)程中，科研團(tuán)隊(duì)攻克了多項(xiàng)適用于深海微生物原位識(shí)別、檢測(cè)、分選和分析的關(guān)鍵技術(shù)。

模擬了1500米海域水體環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備舷窗形變數(shù)據(jù)，研制專用型多波段顯微物鏡，突破了深海環(huán)境下長(zhǎng)工作距離、高數(shù)值孔徑和寬波段的顯微成像技術(shù)。該物鏡的透過(guò)率高達(dá)86%，工作距離達(dá)到8mm，達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的最高水平，為深海微生物的高分辨率、寬視場(chǎng)成像奠定了基礎(chǔ)。

同時(shí)結(jié)合深海微生物原位分選需求，借助深度學(xué)習(xí)算法，有效解決了深海極端環(huán)境下數(shù)據(jù)稀缺及信噪比低等問(wèn)題，為深海微生物的原位檢測(cè)與分選提供了智能化支持。

浩瀚深海，神秘且未知?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過(guò)嘗試對(duì)未知深海微生物的原位探測(cè)和分選，積累了深海微生物原位檢測(cè)設(shè)備開發(fā)的理論研究經(jīng)驗(yàn)、工程開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和海試測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，為持續(xù)深耕深海微生物原位檢測(cè)及分選工作提供了理論支撐，將為深海微生物資源的開發(fā)和利用提供技術(shù)支持。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所

責(zé)任編輯：王穎