深海龍宮孕育多彩生命

王敏曉

海底熱泉的神奇之處

沐浴著溫暖的陽光，享受著五谷、蔬菜等太陽的饋贈，人們早已將萬物生長靠太陽這一“定律”銘記于心。大洋深處，高壓、黑暗無處不在，因此深海長時間內都被認為是生命的荒漠。然而1977年的阿爾文號深潛之旅給世人帶來了大大的驚喜，原來傳說中的深海龍宮真的存在！海底有個小熔巖噴口正源源不斷地噴射熱流。伴隨著錳、硫等礦物質的不斷析出，海水漸呈云霧狀，堆積物堆積形成一個個“黑煙囪”。更為令人震驚的景象出現了，海底“黑煙囪”的周圍，正舉行盛大的動物集會！這些“居民”似乎有“自虐”傾向，它們一點兒都不厭惡這個滾燙的、冒著毒氣的、甚至散發著惡臭的“黑煙囪”，反而怡然自得：各種各樣的細菌、成群的貝類、蝦蟹熙熙攘攘，在煙囪及周邊開著瘋狂派對。

科學號探索過的深海熱液精彩畫面

人們突然意識到，太陽并不是地球生命的唯一能量支撐，來自地球內部的物質能量孕育了一個全新的生態系統。更令人著迷的是，熱液噴口流體就像一鍋低氧的、富含還原性物質的熱湯，這種環境與原始地球十分相似，科學家不禁將熱液與生命起源聯系起來—在溫度高達120℃的高溫酸性流體中，發現了繁衍生息的細菌也許就是最好的證據。另外，中國科學家近期在沖繩海槽的熱液中發現了二氧化碳等簡單無機物的超臨界形態。不要小瞧這些特殊狀態的二氧化碳，在超臨界態這一特殊的溶劑中，各種化學反應更加容易，有機大分子的自我誕生也變為可能，而這正是生命誕生的前提;更令人歡欣鼓舞的是，超臨界流體在宇宙中廣泛存在，也許其中就有別樣的生命系統，我們在宇宙中或許不再孤單。

海底熱泉的形成

熱液是深海化能生態系統中最為閃耀的明星。隨著深海研究的深入，熱液的分布遠比預想的更加廣泛，它們和巖漿活動密切相關，是一對孿生兄弟。深海熱液主要分布在洋中脊、弧后擴張中心和海底火山等區域，熱液是地球內部物質、能量與上層水體進行交換的重要窗口，是連接巖石圈、水圈、生物圈的重要橋梁。

全球深海熱液的分布范圍

簡而言之，海底熱液形成需要三個條件：熱源、通道和流體。經典的熱液活動模式認為：冷的海水沿著裂隙下滲，受到地熱火爐的加熱，并與周圍的巖石發生復雜的化學反應，形成富含金屬離子、酸性、還原性的熱湯。熱湯具有巨大的壓力，沿著裂隙通道噴出海底，釋放熱液流體。熱液流體由于溫度和氧環境的改變，迅速發生礦化反應，形成煙囪體。至此，形象各異、各具特征的深海熱液噴口就在鬼斧神工之下孕育而生。

海底熱泉周邊的奇特生物

典型熱液形成過程示意圈

傳說中深海龍宮的主宰是面目猙獰的龍王，而熱液生態系統這一真實的龍宮中，當家作主的卻是不起眼的細菌。在這里，它們幾乎無所不在—高達百度的熱液噴口、黑黢黢的煙囪壁、富含劇毒硫化氫和重金屬的黑色濃霧（羽狀流）甚至噴口周圍蝦兵蟹將的細胞內部，都能找到它們的身影。它們利用自己的魔力，支撐著整個生態系統的運轉—通過各種酶反應，利用硫化氫、甲烷、氫氣甚至金屬離子的氧化獲得能量，合成葡萄糖等有機物。它們犧牲小我，滋養了潛鎧蝦、深海貽貝、管蟲、擬阿爾文蟲、阿爾文蝦等其他動物，編織出錯綜復雜的“生物網絡”，演化出繁盛的熱液群落。

西太平洋沖繩海槽中部熱液代表性無脊椎動物

而其他生物為了適應熱液的特殊環境，在漫長的進化過程中也各顯神通，演化出一系列適應性特征。深海化能生態系統中許多無脊椎動物與龍宮主宰—細菌—親密無間，形成了你中有我、我中有你的共生關系，其中最為典型的要數管蟲和深海貽貝了。它們都是上好的房東，將家安到熱液周邊，并扎根到沉積物中獲取更多的還原性物質。管蟲將火焰般的羽狀體伸到水中不斷搖擺，這可不是在臭美，擺動羽毛是為了與海水充分接觸以獲取足夠的氧氣;而深海貽貝的鰓上皮細胞則增生膨大，形成了特化帶菌細胞。與此同時，它們的消化系統發生了不同程度的退化。另外，熱液生物還練就了對硫化氫、重金屬等有毒物質百毒不侵的護體神功，管蟲血液中含有胞外血紅蛋白，可以結合硫化物降低毒性;管蟲的近親擬阿爾文蟲更是藝高人膽大，采用以毒攻毒的方法解毒—它們利用有毒的砷作為解毒的神器，催化硫和砷結合成為雌黃以實現解毒的目的。

（責任編輯/岳萌 ?美術編輯/胡美巖）