“阿尔文”号的惊人发现
人们常说万物生长靠太阳。因为植物靠阳光进行光合作用形成有机体,而动物又靠植物维持生命,所以如果没有阳光,地球上的万物就不会生长。可是,美国“阿尔文”号深潜器所作的深海考察,却向这条千古不变的生命定律提出了挑战,证明没有阳光生命也能生长。
1977年10月,美国《国家地理》杂志报道了美国地质学家的一个惊人发现。他们乘坐“阿尔文”号深潜器在东太平洋加拉帕戈斯海底裂谷中,第一次发现了充满生命的温泉口。这些奇怪的热泉高耸在几千米深的海底,就像一个个烟囱一样,向外喷吐着一股股的热液,热液的温度竟高达350℃。更奇怪的是,在温泉口附近竟浮游着各种各样前所未见的奇异生物——大得出奇的红蛤和海蟹、血红色的管状蠕虫、大量的牡蛎和贻贝,还有一些类似蒲公英的生物,其放射状的细节丝附着在海底岩石上。可热泉区以外的深海却像沙漠一般荒芜,偶尔可见几只红色的八角珊瑚、几个小海星及海葵,点缀在黝黑的海底玄武岩上。这些意外的发现,使参加调查的科学家们大为惊奇。谁能想象到,在永远不见阳光的漆黑海底竟有这样一个奇异美妙的世界!
这一发现自然引起了各国海洋科学家的浓厚兴趣。法国和墨西哥科学家先后乘潜艇到东太平洋海去考察,结果也发现了类似的海底奇景。于是科学家们把这里称作令人难以置信的“深海绿洲”。
奇异的“深海绿洲”
这个在没有阳光的大洋深处,在超过沸点的海水里,在高压的深海环境下的“第三大生命系统”被发现后,便立即成为生命形成和演化方面“无法解答的复杂谜题”。经科学家们调查,海底热泉附近的食物密度是惊人的,比温泉喷口区外的水域大300~500倍,比海面生物丰富的水域也要大4倍,显然这是吸引大量水生动物、形成与热泉密切相关的生物“绿洲”的一个原因。他们还发现,热泉内有大量细菌迅速繁衍。为了解开这个谜,1979年1月,美国科学家再次乘坐“阿尔文”号深潜器对加拉帕戈斯裂谷和东太平洋海隆进行考察,这次考察除了地质学家外,还有生物学家和化学家参加。
科学家们首先研究了那些引人注目的一簇簇红色管状蠕虫。这些蠕虫大的有2~3米长,其白色外套管固定在岩石上,保护着自己柔软的身躯。科学家发现它们既没有眼睛,也没有嘴,甚至连消化系统也不存在,靠伸出套管顶端的触角过滤海水中的食物,由血液把这些营养物输送到全身。它们的血格外鲜红,是因为里面充满了富含铁质的血红蛋白。生物学家至今尚未弄清楚它们属于哪个门类,也不知道它们是怎么繁殖后代的。
还有一种深海蟹也非常奇特,它没有眼睛却信然无处不爬,而且非常习惯于深海的高压,以至于在海面一个大气压的环境下反而命不长久。这里的巨给靠过滤海水中的颗粒食物过日子,体内也有红色的血液,其生长速度比深海的一种小蛤要快500倍,长成后大得惊人,竟长达30厘米。还有一种毛绒绒的深海白蚱,很像陆地上的蒲公英,样子如同一个可以浮起来的气袋,似乎同僧帽水母有一定的亲缘关系,但又有许多不同。它们常常数百个汇集在一起,各有各的职司分工,有的管捕食,有的管消化,还有的进行再繁殖。可一旦把它们带到海面,这些脆弱的生命就顷刻瓦解了。它们究竟是什么种属呢?人们对此一无所知。这些千奇百怪的深海生物,无论是其生理结构还是种属关系,无论生活习性还是食物基础,对科学家们来说简直就是一堆疑谜。
“超级生命”之谜
“阿尔文”号上的科学家为了解开这些谜,特地从深海处采取了一些海水样品。当“阿尔文”号深潜器上浮后,科学家打开了一瓶从深海带上来的海水样品。顿时他们感到一阵恶心,因为深海水样里散发出一股臭鸡蛋的气味。那是硫化氢气体,这使他们明白了其中的一些奥秘。
原来,当海水从地壳裂缝渗入地下时,水温便升高到350℃左右,热水把附近岩石中的硫磺等矿物质溶解出来,在高温和高压的作用下,矿物质和水反应合成恶臭、有毒的硫化氢。而正是这种含有臭味的化合物隐藏着深海生物生存的秘密:某种硫细菌借助硫化氢进行代谢变化,吸收温泉热能得以繁殖,一些小动物以过滤这种硫细菌而生存,大的生物又以它们为食饵。无论蠕虫、巨蛤还是贻贝,其消化系统大部分已退化,取而代之的便是体内寄生着大量的硫细菌。这样就构成了一个新的海底“食物链”,就好像陆地上植物的叶绿素进行光合作用合成碳水化合物一样,所不同之处只是高能量的硫化氢取代了阳光。它们开辟了一条前所未有的新渠道一一从地球内部获取能量以维持生命。这种不依靠阳光的“化学合成”程序,是生物科学史上的第一次发现,它具有深远的意义是不言自明的。
这种细菌有着奇特的耐高温本领,更使科学家们大开眼界。通常温度只要大于40℃,大部分植物和动物就难以生存;温度大于65℃,大部分细菌也存活不了。但这种耐高温的硫细菌在350℃的高温及高压下却繁衍很快,必定有其奥秘。究竟是何奥秘,目前尚未知晓。不过这一发现却使人们联想起在同样高温高压下的其他星球上也有生物存在的可能性,它给我们寻求地球以外的宇宙生命开辟了新路。
最令科学家迷惑不解的是,那些深海生物的体内存在着大量硫化氢却仍能正常生长。硫化氢对生物的毒性并不亚于我们熟悉的氰化物,它能取代氧和进行呼吸作用的酵素结合,使生物窒息致死,科学家现已查出,蠕虫血液里的血红素除了有运载氧气的作用以外,对硫化氢亦有极强的吸附力,能直接把硫化氢运往硫细菌寄生的器官中。巨蛤体内则有一种特别分子去运载硫化氢,以消除其毒性,至于其他深海生物的硫化氢“解毒”机制,目前仍是一个谜。
寻找特殊的生命机制
最近,海洋学家和生物学家通力合作潜心研究证明:海洋深处的“超级生命”自有其特殊的生命机制。他们研究了一种采自太平洋海底热泉的“太古单胞有机体”,在排列出它的染色体组合后,竟然发现其染色体组合中有三分之二的基因与迄今科学上已知的基因不同,由此断定太古单胞有机体具有独特的生命形式,是地球上新发现的“第三大生命系统”。有人据此提出了一种新观点,认为在地下存在着一个由微生物组成的、不依赖阳光和氧的新的生命世界,这就是所谓的地下生物圈假说。太平洋海底热泉处的生物群落,也许就是这个地下生物圈的出露部分。
全世界海洋里的地壳裂缝长达7万多千米,那里究竟有多少温泉或热泉的喷口呢?其中又有多少生物在那里生成呢?目前仍难预料。不过有一点可以肯定,这些令人心驰神往的海底热泉毫无疑问是生命的发源地。如果某一天人类面临灭顶之灾,也许地球上唯一能够幸存下来的生物就是隐藏在深海底的“超级生命”。