科大推出全球首個深海多組學資源平台 整合68物種數據 助破解極端環境生存之謎

香港科技大學(科大)與南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)合作推出全球首個深海組學數據庫(https://DeepOceanOmics.org/)。作為同類中規模最大的平台，數據庫一站式整合及分析極端海洋環境中生物的多組學數據，並提供個人化分析工具，支持跨物種比較與演化研究。平台旨在善用深海生物資源、加深科學界對深海生物多樣性及生態系統的理解，從而推動極端環境生物適應機制的全球研究與應用。

數據庫 (https://DeepOceanOmics.org/)一站式整合及分析極端海洋環境中生物的多組學數據，並提供個人化分析工具，支持跨物種比較與演化研究。

深海，即海面以下逾 1000 米深的區域，是地球上最龐大且極少被探索的生態系統之一，其生物多樣性在高壓、缺氧、黑暗、低溫及營養匱乏等極端環境下孕育而成。雖然近年研發的高通量測序技術已有助取得大量深海物種的多組學數據，揭示它們在基因、代謝和共生機制等方面的獨特適應性，但科學家缺乏統整資源、標準化數據及專用分析工具，阻礙了這些多組學數據的有效整合與探索。

為填補這關鍵的缺口，由科大海洋科學系講座教授錢培元教授、助理教授吳龍君教授及博士後研究員佘加傑博士領導的研究團隊，人工收集並整合了 68 種深海動物的多組學數據，包含 72 個基因組、950 個轉錄組、1112 個巨集基因組及 15 個單細胞轉錄組。數據庫涵蓋來自冷泉、熱液噴口及海山等深海棲息地的七大門類物種，包括軟體動物、環節動物、節肢動物、脊索動物、刺胞動物、棘皮動物及多孔動物，並結集了 1413 份化石紀錄，支援深海生物環境適應策略的演化分析，成為目前物種覆蓋最廣、數據最全面的深海多組學平台。

數據庫是目前物種覆蓋最廣、數據最全面的深海多組學平台，整合了 68 種深海動物的多組學數據，涵蓋七大門類物種，包括軟體動物、環節動物、節肢動物、脊索動物、刺胞動物、棘皮動物及多孔動物。

平台更提供三大專用分析模組:

• 基因與基因組模組:用於結構與功能註釋、轉錄因數、泛素家族、轉座子及基因家族分析。

• 功能基因組分析模組:包含基因共表達網絡、動態網絡可視化、單細胞圖譜可視化及巨集基因組分析。

• 進化與比較基因組學模組:支持泛基因集分析、深海物種微觀與宏觀共線性分析、祖先核型重建及進化樹構建。

數據庫提供三大專用分析模組，包括基因與基因組模組、功能基因組分析模組及進化與比較基因組學模組。

平台所有數據均可於定制的基因組瀏覽器中查看並使用，為用戶提供直接、易於探索的整合界面。

數據庫的應用聚焦三大研究領域:解析極端環境生存所需的關鍵基因信息、追溯深海物種的進化軌跡，以及研究化能合成生態系統中宿主與微生物的共生關係。作為首個為深海而設的多組學平台，數據庫提供免費的整合數據集及比較基因組學工具，惠及全球研究人員。自推出以來，平台已吸引來自 40 個國家、逾 1500 名用戶。

錢培元教授強調此平台的科學影響力，並說:「數據庫通過整合多組學數據，系統性分析深海生物的適應機制，方便研究人員識別物種生存關鍵基因、重建跨越數百萬年的進化歷史，並進行大規模的化能合成共生研究。數據庫提供的整合數據與工具，讓全球海洋科學界能更有效率地進行生物進化與基因比較的分析，推動生物多樣性與生存適應策略的研究，為人類未來應對極端氣候環境開闢新方向。」

相關研究論文《DOO: Integrated Multi-Omics Resources for Deep Ocean Organisms》已於國際頂尖生物數據庫期刊《Nucleic Acids Research》上發表。論文由錢培元教授與吳龍君教授擔任共同通訊作者，佘加傑博士為第一作者。

研究獲得南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)、科大潘樂陶氣候韌性與可持續性研究中心、香港研究資助局及深圳市科技創新委員會的資助。

由科大海洋科學系講座教授錢培元教授(中)、助理教授吳龍君教授(右)及博士後研究員佘加傑博士(左)領導的研究團隊推出全球首個深海組學數據庫，推動極端環境生物適應機制的全球研究及應用。

香港科技大學（科大）牽頭研製的全球首款輕小型、高分辨率、高精度二氧化碳（CO₂）與甲烷（CH₄）點源協同探測儀「天韻相機」（Multi-Spectral Imaging Carbon Observatory, MUSICO），於5月11日隨天舟十號貨運飛船順利升空，並成功運抵中國「天宮」太空站。這項成就標誌著全港首項科研載荷登上國家太空站平台。

科大牽頭研製的全球首款輕小型、高分辨率、高精度二氧化碳（CO₂）與甲烷（CH₄）點源協同探測儀「天韻相機」（MultiSpectral Imaging Carbon Observatory, MUSICO），於5月11日隨天舟十號貨運飛船順利升空，並成功運抵中國「天宮」太空站。科大校長葉玉如教授（中）、與科大副校長（研究及發展）鄭光廷教授（右二）與項目三位核心成員包括科大土木及環境工程學系講座教授兼「傑出創科學人」蘇慧教授（左二）、「國家卓越工程師」兼土木及環境工程學系系主任張利民教授（右一）與新興跨學科領域學部副教授翟成興教授（左一）合影。科大圖片

全球首款輕小型高精度溫室氣體探測載荷

「天韻相機」是一套輕小型、高解析度、高精度的溫室氣體點源探測載荷，可從太空精準測量二氧化碳（CO₂）及甲烷（CH₄）兩大主要溫室氣體。儀器體積比家用洗衣機更小，卻能維持極高的光譜解析度及百米級空間分辨率。

其原理是分析太陽光穿過大氣層並經地表反射後的光譜變化，識別不同氣體的吸收特徵，從而計算濃度分布並鎖定具體排放來源，可有效監測發電廠、堆填區等重點排放設施。

團隊首次公開「天韻相機」模型，儀器總重量不超過80公斤。儀器上的四個探測鏡頭可同步探測二氧化碳、甲烷、氧氣及氣溶膠，而非只是量度單一氣體。科大圖片

團隊攻克納米級技術難關

該項目由科大土木及環境工程學系講座教授兼「傑出創科學人」蘇慧、講座教授兼系主任張利民共同領導，新興跨學科領域學部副教授翟成興擔任項目系統工程師。翟成興憶述研發過程最難的部分，是將赤橙黃綠青藍紫七種顏色分成上百種，以實現分光效果，這對F-P槍要求達到納米級。在此過程中，香港科研團隊的科研實力，與內地團隊的工程實力相互配合，團隊花費數月時間才得以攻破難關。

葉玉如教授衷心感謝國家及香港特別行政區政府長期對科大的信任與支持。科大圖片

彰顯香港科研實力 服務國家戰略

科大校長葉玉如表示，科大研究團隊深感榮幸能參與國家太空站航天科研任務，衷心感謝國家及香港特區政府長期以來的信任與支持。是次項目不僅充分彰顯科大在航天與航空工程、衛星遙感及環境工程領域多年積累的科研優勢，更證明香港科研力量有能力在國家最高層級的航天平台上作出實質貢獻。

項目負責人蘇慧指出，團隊在光學設計、精密加工及系統整合等方面進行了大量測試與優化，確保儀器在高速運行及極端太空環境下，仍能長期提供可靠、精準的數據。將這些關鍵技術成功整合於一套輕小型載荷中，是一項具代表性的工程與科學成果，標誌著相關技術已達國際先進水平。

項目團隊成員與業界代表與葉玉如教授（中）及鄭光廷教授（右五）合影。科大圖片

助力全球氣候治理 數據將與機構共享

另一項目負責人張利民強調，「天韻相機」的觀測覆蓋範圍將涵蓋地球大部分陸地與海洋的低至中緯度地區，為不同區域提供一致、可比的溫室氣體監測數據。項目成果將與政府部門和科研機構共享，有望支撐粵港澳大灣區乃至國家的科研需求，並為「一帶一路」沿線國家和地區的跨地域氣候研究與減排行動提供科學依據。

據悉，未來該項目將與香港環境保護署（EPD）及香港天文台（HKO）等機構共享數據，以服務國家「碳達峰、碳中和」戰略目標。預計團隊需花費3個月做相關測試，待系統成熟後將每6個月更新系統。

科大科研團隊日前前往海南文昌航天發射場外，觀看搭載天舟十號貨運飛船的長征七號遙十一運載火箭升空。科大圖片

蘇慧教授（中），張利民教授（右），翟成興教授（左）日前到海南島親身觀看火箭升空情況。科大圖片

科大師生與同場由香港（國際）航天慈善基金會組織的中學生交流團一同觀看火箭升空。科大團隊把握機會與學生交流科研經驗，分享最新航天科技發展，鼓勵年青一代投身科學研究。科大圖片