深度和極限——深海生物

當美國微生物學家和物理學家卡爾·沃斯得出古菌生物屬于生物體的結論時，沒有人認識到這些古菌究竟有什么不同之處，也沒有人知道這些生物究竟存在著多少種不同的種類，以及它們生存在什么地方。這些生物沒有細胞核，它們能夠在溫度超過1000℃的深海裂谷、含鹽量極高的死海、美國黃石國家公園的溫泉、奶牛和白蟻的內臟，甚至地球內部離地面大約3千米的地方等惡劣環境中生存。有些古菌生物已經在這些地方生存了10億年。考慮到其惡劣的生存環境，最近發現的這類生物有機體被冠以“地獄細菌”的名稱。

人們對新物種的探索之旅從未停止。2002年，遺傳基因學家J.克雷格·文特啟動了一項對海洋物種進行探索的計劃。他駕駛著安裝有特殊裝備的輪船向大西洋的馬尾藻海進發，每隔300千米提取200升的海水樣品。文特發現，每毫升海水中大約含有100萬個細菌和1000萬個病毒。在歷時3年的航行中，他所獲得的基因總數比當時科學界所知道的基因總數要多一倍。海洋中擠滿了各種各樣的生物，而且許多生物是人類從未見過的。

在此期間，科學家繼續尋找那些躲藏在海底甚至更深處的新物種。2003年，美國馬薩諸塞州大學的微生物學家德雷克·洛維利發現了典型的古菌生物——121號。121號生活于海底大裂溝的熱水噴口。它們的生存環境位于地標以下4千米處的中洋脊附近，這里是地球板塊開始延伸的地方，從這里噴發的巖漿的溫度超過1000℃。

深海一直被認為是一個不適合生存的死亡區域。人類對深海的探險開始于1943年。當時的美國動物學家威廉姆斯·畢比和工程師奧狄斯·巴頓通過深海潛水球下潛到914米的深度。當時的深海潛水球是一個圓球形鋼鐵容器，它通過一條鋼纜與洋面的輪船進行連接。畢比仔細地觀察容器窗口之外的所有物體，并把這些物體都記錄下來，從而實現了對他所觀測到的海底生物進行的科學考察。

生于瑞士的比利時物理學家奧古斯特·皮卡德以畢生的時間和精力對他設計的熱氣球內部氣體的原理進行專門的研究和探索。1953年，他通過深海潛水球下潛到了海平面以下3050米的地方。1960年，皮卡德以驕傲的眼神目睹了由他的兒子雅克設計的第2代深海潛水球的誕生，其下潛到了10670米的地球最深處（即關島附近的馬里亞納大海溝）。

法國和美國共同制造的“阿爾文”號潛水艇有7.6米長，它裝備了更為先進的操作系統。1977年，這艘潛水艇搭載了兩名地質學家下潛到了位于厄瓜多爾海岸線附近的加拉巴哥峽谷。在距離海平面2.4千米的地方，這兩位地質學家發現了溫泉，并在那里找到了一個匯集了許多神秘海洋生命形式的深海區域。他們從未預料到在這些到處都是硫磺、溫度高達300℃的環境中仍然可以找到生命形式：異乎尋常的蛤類、類似于螃蟹的動物、巨型的蚌類、2米長的巨型管蟲、海葵以及體積更大的魚類生物。

那么，這些生物是如何存活下來的呢？1981年，也就是首次發現這些生物聚集區的時候，“阿爾文”號搭載的地質學家之一約翰·科利斯指出，在沒有太陽光的情況下，熱能和已經溶解的氫化硫，以及海底噴發的液體中含有的甲烷等物質，為各種生命形式提供了充足的能量。如果科利斯的假設是成立的，那么這個海底生態系統就對新的生命適應理論進行了證明。根據這種新的理論，化學能量和化學合成取代了光能和光合作用。

最近，美國俄勒岡州立大學的史蒂芬·喬瓦尼在太平洋海底發現了另外一個細菌群落區，這里的每一個微生物都屬于一個全新的物種類別。此外，此深海生物群落與其他深海細菌群落之間幾乎不存在任何的共同點，其中數量最多的物種是一種能夠從氫氣和硝酸鹽的化學反應中獲取能量的細菌生物體。這一發現使我們看到了一個可能不依賴太陽能量的更大的生態系統。

我們對生命存在可能性的研究或許才剛剛開始。

（摘自光明日報出版社《人一生不可不知的科學理論》 編譯：張紅軍）