千米深海之下的神秘生命是怎么回事？

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2000年7月26号，中央电视台科学博览节目播出了千米深海之下的生命奇观，令人惊叹不已。人们常说，倘若没有太阳，地球上的万物就不会生长，然而，电视屏幕上出现的生命繁盛的水下奇观，却使我们的传统知识受到了冲击。

其实，早在1977年10月，美国“阿尔文”号深潜器所作的深海考察，即向这条千古不变的生命定律提出了挑战。

在东太平洋加拉帕戈斯群岛（Galapajos，隶属厄瓜多尔）海底裂谷中，有着火山爆发后冒出的一汪汪深达2500米的地下热水带，那里活动着各种奇怪的细菌——微生物群，它们居然以吞食化学物质为生。

在几千米的海底，这些灼热的泉水宛若一个个烟囱，不停地向外喷吐着一股股热液，热液温度最高处竟达350°C。令人称奇的是，就在这高温的火山口附近竟浮游着各式各样的奇异生物——除了细菌，还有大得出奇的蛤和海蟹、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，其放射状的细丝牢牢附着在海底岩石上。

然而在热泉以外的深海区，却荒芜如寸草不生的茫茫大漠，偶尔有几只红色的八角珊瑚、小海星或海葵，点缀在黝黑的海底玄武岩上。

加拉帕戈斯位于海底板块交接和摩擦的断裂间，沿着这一断裂间，有许多裂缝。

海底火山常常从这些裂缝喷发出来，当海水冲进裂缝又喷涌出来时，就带出了高热量，使周围海水温度之高，非同于一般的滚水，这是极大压力下温度极高的滚水，其温度可超过300℃。同时海水的喷出也从地层下熔岩里带出大量的硫酸盐，在海底的高温与高压下，这些硫酸盐就变成氢硫化物。按照一般生物生存的规律，在这种高温高压、充满着氢硫化物的极端恶劣环境里，任何生命想要生存下去是绝对不可能的，因为蛋白质和DNA会发生分解，生物酶统统化为乌有，任何生命都会在一瞬间死亡。

可是，科学家们感到十分惊奇而迷惑不解的是：在这种高温高压、充满着氢硫化物的极端恶劣环境里，却有无数细菌在繁荣生存，通过纯化学反应，它们可以依靠氢硫化物来进行新陈代谢。更有甚者，当科学家把这些奇怪的细菌装入高密闭容器，加热至一定温度，它们竟然还能迅速地传宗接代，繁殖率颇高。

这种奇怪的细菌在外形上与普通细菌相同一般无二。在电子显微镜下面观察，它们具有和普通细菌相同的基本结构。

这一前所未有的意外发现，大大惊动了参加调查的科学家们：谁能想像得出，在永远不见天日的漆黑海底，竟隐藏着这样一个奇妙的世界！

这一发现立即激起世界各国海洋科学家的浓厚兴趣。按捺不住的法国和墨西哥科学家先后乘潜艇前往东太平洋加拉帕戈斯海底裂谷去考察，彻底证实了海底奇景的存在。

1979年1月，由美国地质学家、生物学家、化学家组成的科学小组再次乘坐“阿尔文”号深潜器对加拉帕戈斯海底裂谷进行考察。他们取样对那一簇簇引人注目的红色管状蠕虫作了细致入微的研究，发现这些蠕虫大的有2—3米长，凭白色外套管附着在岩石上，保护着柔软的身躯。

它们既没有嘴，也没有眼睛，甚至连消化系统也不存在，只能靠伸出套管顶端的触角过滤海水中的食物，然后由血液把这些营养物输送到全身。它们的血液里充满了富含铁质的血红蛋白，因而看起来格外鲜红。

这些可爱的小生命究竟属于哪个门类？又是怎样繁殖后代的？生物学家们仍在苦苦地探索。

在这个王国里，还居住着一种深海蟹，与它淡水中的同族有相似之处。它没有眼睛，却能在海底世界里横冲直撞，并且对于深海的高压似乎习以为常，以至在海面1个气压的环境中竟会短寿。

靠过滤海水中的颗粒食物过日子的巨蛤，体内也有红色血液，它的生长速度奇快，比深海的一种小蛤要快500倍，长成后竟长达30厘米。

另有一种毛茸茸的深海白蚱，样子像一个可以浮起来的气球，又像陆地上的一株蒲公英，它们常常群集在一起，有的管消化，有的管捕食，有的进行繁殖，各司其职却又有条不紊。但一旦在没有保护的情况下把它们带到海面，这些脆弱的生命顷刻瓦解。

这些千奇百怪的深海生物，无论是生理结构、种属关系，还是生活习性，食物基础，都令生物学家们惊叹不已。

在这个没有阳光、水温超过沸点：充满高压的深海环境下的“第三大生命系统”被发现后，立即成为生命形成和演化方面无法解答的复杂谜题。

科学家们在调查中发现：海底热泉附近的食物密度异常高，比温泉喷区外的水域高出300—500倍，比生物丰富的海面水域还高出4倍。显然，这是吸引大量水生动物常住的原因之一。

当“阿尔文”号深潜器上浮后，科学家打开一瓶从深海带上来的海水样品。顿时，空气中充满一股浓浓的臭鸡蛋的气味。那就是硫化氢气体，他们恍然明白了其中的奥秘——当海水从地壳裂缝渗入地下时，水温便升高到350度左右，热水把附近岩石中的硫磺等矿物质溶解出来。

在高温、高压的作用下，矿物质和水反应合成恶臭、有毒的硫化氢。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，而大的生物又以它们为食饵，这的确是在地球正常生态环境中不可想像的。

无论是蠕虫、巨蛤还是贻贝，它们的消化系统大部分都已退化，取而代之的是大量的硫细菌寄生在体内。这样，一个新的海底“食物链”就形成了。宛如陆地上植物的叶绿素进行光合作用合成碳水化合物一样。不同之处在于高能量的硫化氢代替了阳光。从而开辟了一条前所未有的崭新渠道——从地球内部获取能量以维持生命。

众所周知，在通常情况下，温度高于40度，大部分动物和植物就难以生存；温度大于65度，大部分细菌也难以存活，但这种神奇的硫细菌在350°C的高温下却能迅速繁衍，又是什么原因呢？

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。而那些深海生物体内有大量硫化氢却仍能正常生长。虽然科学家们已查出，蠕虫血液里的血红素对硫化氢有极强的吸附力，能直接把硫化氢运往硫细菌寄生物的器官中；巨蛤体内有一种特别分子去运载硫化氢，以消除其毒性，但其他深海生物又是怎样解毒的呢？对这一谜团的探知和研究在生物化学领域无疑是十分有意义的课题。

千米深海之下的生命奇观，使我们不禁想到了关于6～8亿年前地球是一个大雪球的理论。

一些地球物理学家认为，6亿至8亿年前的原生代晚期，地球可能是一个被冰雪覆盖的大雪球，地球赤道附近有一片狭长水域没有被冰封，原始的多细胞动物——我们的祖先可能就聚居在那里。

地球曾是雪球的理论，最早由美国地理学家乔·基尔希文克提出。他在澳大利亚发现一些年龄为7亿年左右的岩石上有冰川遗迹，而7亿年前的澳大利亚位于赤道地带。这表明，约在7亿年前，地球从赤道到两极都被冰雪覆盖，如果从太空中望去并不是现在的蓝色，而是白色。科学家们推测说，这一时期地球表面冰盖的生长将使地球急剧变冷。因为冰盖越多，反射的阳光越多，地球吸收的热量就越少，使气温降低。冰盖因此生长更快，这形成一种正反馈，最终使地球变成一个巨大雪球。

大量化石资料表明，原生代晚期是生物进化史上的一个关键时期，最早的多细胞动物就在此时出现。这些生物如何能在全是冰雪的世界中生存下来？雪球又是如何解冻的呢？一些科学家认为，在原生代晚期，原始生物可能在海底深处的火山附近生息，随后火山活动喷发出了大量二氧化碳，温室效应加剧，使地球逐渐解冻。

但美国得克萨斯农业和机械大学的科学家威廉·海德和加拿大科学家对此进行了不同的解释。他们认为，以往理论对原生代晚期地球冰盖生长的过程估计有失准确。他们说，冰盖生长速度与降雪量密切相关。随着海洋逐渐冰封，能够向大气中的蒸气水分的水域越来越少，地球降雪量急剧下降，冰盖生长也随之放慢。经过计算机模拟分析表明，即使在最冷时期，赤道附近仍有一段狭长水域未曾冰封，原始多细胞动物就生活在这里，而无需撤退到深海之中。他们认为，在这片水域的海底，应该存在着相对较多的原始多细胞动物化石，正等待着我们去发现。

威廉·海德等科学家的研究成果发表在2000年5月25日出版的英国《自然》杂志上。而在1996年上半，美国特拉华大学的科学家利用一艘潜艇，进入在赤道以北13度东太平洋以下2.4公里深处，在温度高达85摄氏度的热液火山口，搜集了细菌的蠕虫。在冰岛，一支德国队伍也在喷出硫磺蒸气的火山口搜集微生物。在以色列，研究人员在死海的高强度盐水中搜集小虫。在北极的水中，科学家搜集一些最适合生长在零摄氏度的细菌。

以上的科学家有一个共同之处：他们都在搜集一些称为“嗜极菌”的细菌，它们生长在地球上最极端的环境中。

这些科学家都是“重组体生物催化公司”的顾问。这家公司的任务是：发现、复制、售卖由嗜极菌分泌出来的酶。过去多年，科学家一直利用一般动作体内的酶（即蛋白质催化剂）代替污染环境的化学催化剂，以制造食物、药物和纸制物品。然而，这些酶有一大缺点：在高温或化学溶剂中变得不稳定。因此，科学家便想起了在极端环境下仍十分稳定的蛋白催化剂——由嗜极菌分泌出来的酶。

这些嗜极菌的其中一个常见栖身地，是居住在海底火山口的庞贝蠕虫，它们生长的地方，有很多如镉、锌等有毒金属。这些区域的部分部位温度高达85摄氏度，最低则低至2.2摄氏度，可想而知这些酶的适应能力是如何惊人。这些“高温酶”起码在三方面拥有重要用途；一、检验脱氧核糖核酸（DNA）：高温酶可协助“聚合酶链反应”，从而在案件审讯中鉴定疑犯的身份；二、提炼石油：在石油的提炼过程中，瓜胶是常用的原料，高温酶有助于降解这些瓜胶；三、加进饲料中：鸡饲料含有大量植物磷，这种物质是动物无法消化的。在饲料中加进高温酶，便可帮助鸡消化这些磷。

引证这一材料，有助于证明在极端恶劣的环境中存在的生命。

按照地球曾是一个大雪球的理论，我们可以推测，在东太平洋海底火山口附近发现的深海生物有可能就是雪球时期的生命分支，或者可以推测它们是地球生命主体的一种变异种群。目前，一些科学家完全相信，在每一个海底火山熔岩的喷发处，都存在着不同的生命体：当火山熔岩处于喷发状态时，生命就十分繁盛。这种细菌通过纯化学综合过程把氢硫化物的化学能转变成一种新陈代谢的能源。据一些科学家推测，这些细菌有可能是地球上最早出现的第一批原始细菌，据此推而论之，40亿年前的地球诞生后不久，火山喷发的热液可能曾是原始生命产生的最早的源泉，是地球上第一批生命的发源地。