令人惊奇的是，在这样深的海底，科学家们竟然看到有一条比目鱼和一只小红虾在游动。有的理论认为深海海沟的形成主要原因是地壳的剧烈凹陷。
潜水员曾在千米深的海水中见到过人们熟知的虾、乌贼、章鱼、枪乌贼，还有抹香鲸等大型海兽类；在2000～3000米的水深处发现成群的大嘴琵琶鱼：在8000米以下的水层，发现仅18厘米大小的新鱼种。在马里亚纳海沟最深处则很少能看到动物了。
2014年12月，科学家在马里亚纳海沟8145米的海床上发现了一种鱼类，这比先前纪录深了将近500米。
参加研究计划的科学家发现的这个奇特生物据信是“狮子鱼”，“当它游泳时，看起来像有个奇怪的卡通狗鼻子背后浮动着湿纸巾。”这种鱼浑身成白色，头大、眼睛小、没有鱼鳞，通常较人类的手掌稍长。
英国亚伯丁大学(AberdeenUniversity)科学家杰米生(AlanJamieson)博士表示：“这种栖息深度很深的鱼，不像我们所曾看过的东西，也不像我们已知的任何东西。”
为适应深海环境，深海鱼的生理机能发生了很大变化。这些变化反映在深海鱼的肌肉和骨骼上。由于深海环境的巨大水压作用，鱼的骨骼变得非常薄；而且容易弯曲；肌肉组织变得特别柔韧，纤维组织变得出奇的细密。
更有趣的是，鱼皮组织变得仅仅是一层非常薄的层膜，它能使鱼体内的生理组织充满水分，保持体内外压力的平衡。这就是在如此巨大的压力下深海鱼也不会被压扁的原因。另外，深海鱼类的眼睛也变得非常奇特。我们常见的金鱼，不仅颜色非常鲜艳，两只眼睛特别大，而且好玩。
和金鱼比较，生活在深海里的鱼类，其眼睛结构要比金鱼眼丰富多了。一般鱼的眼睛，多生长在头的两侧，而生活在深海中的鱼，眼睛却长在头部的背部。从正面看，后鱼的两只大眼框，简直就像是竖起来的两只电灯泡。而从上往下看，两只眼睛又像两个大圆圈，占据着头部的“要塞”部位。更有趣的是，这种鱼眼能上下左右活动，其眼球的组织结构和一架望远镜差不多，而且还能自如地调整焦距。奇特的眼睛结构，几乎是深海鱼的一个共同生理特征。
深海里并不是风平浪静的，里面有很多血腥与杀戮。科学家一直在寻找10米长以上的霸王乌贼就生活在这片终年不见天日的海底。还没有人见过其真正的样子，但是霸王乌贼的天敌是抹香鲸，科学家曾经在抹香鲸的肚子里面发现直径有20厘米的巨型乌贼牙齿。科学家断定这条乌贼就是霸王乌贼。然而霸王乌贼的天敌居然是抹香鲸，这就意味着深海里他们一直在持续着血腥与杀戮。
2019年5月28日，中国远洋综合科考船“科学”号科考队员在马里亚纳海沟南侧海山发现了近10片五彩斑斓的珊瑚林。林内各种珊瑚和柱星螅等集聚生长，犹如“海底花园”一般，实属罕见。
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