王大虎

王大虎:太空与地下的生命圈

王大虎

科学家曾思考,如果没有氧气,那么维系现代复杂生命生存的主要物质将是什么。我们发现了很多不依赖氧气生活的细菌,但是对于多细胞动物来说,没有氧气是无法想象的,生物世界永远会有很多的未知之谜。最近科学家发现世界第一种无需氧气的多细胞动物,它们能够生存在病毒细菌和古生菌都无法生存的地中海海底数千米以下沉积层中,并且它的周围还存在着有毒的硫化氢物质,这种后生动物可以生存于持续缺氧状态下,也不需要新陈代谢后的含氧物质。

图026 这种后生动物可以生存在持续缺氧状态下,也不需要新陈代谢后的含氧物质(图片及参考资料来源:《科学家发现神秘生物 不需要氧气也能存活》腾讯科技,2010年04月09日,图片来源意大利和丹麦研究小组。)

这是由意大利和丹麦科学家组成的研究小组负责的研究,科学家从1998~2008年对地中海3000米下的极端环境进行了3次海洋勘测,才在位于希腊南部海域拉塔兰特海盆的地层中发现了这种新生物。这种类型的深海含盐有毒海盆形成于550万年前矿物质沉积洪流中,该海盆内浓密的含盐卤水层厚达60多米。这一卤水层相当于自然障碍,可以阻止海水和沉积物质之间的氧交换作用,使海盆完全不存在氧气。除此之外,拉塔兰特海盆富含甲烷和硫化氢气体。

这种后生动物是铠甲门物种之一,体长不足1毫米,主要生活在海底沉积物中。这一新物种与其他后生动物最显著的区别是,它体内并没有使用氧气和糖生成细胞所需要能量的线粒体。而对于这一新物种,它非常类似于氢化酶体,氢化酶体通过一些单细胞属真核细胞产生能量,期间无需氧气供给。研究人员称,这项研究证实栖息于有毒海盆的这种铠甲门物种是世界上第一种无需氧气生存的动物,它们能够适应厌氧代谢。我们将重新审定动物的生存方式,进一步分析动物的进化过程。

地下生命圈

王大虎

在四万公里长度的大洋海底有很多高一般为2~5米、上细下粗圆筒状、口径约15厘米的黑色烟囱状的怪物,它们以每秒几米的速度向外喷出与海水不一样的液体,这些液体一开始澄清,与周围的海水混合后沉淀变为“黑烟”。“黑烟”形成的原因是新生大洋地壳或海底裂谷地壳的温度较高,海水沿裂隙向下渗透可达几千米,在地壳深部加热升温后,然后再淋滤并溶解岩石中多种金属元素后,又沿着裂隙对流上升并喷发在海底。由于矿液与海水成分、温度的差异,形成浓密的黑烟,海底及其浅部通道内则堆积这些硫化物的颗粒沉积。在喷出热泉的“黑烟囱”周围,虽然水温高达250℃~350℃,水压为265帕,但活跃着蠕虫类、蛤类、蟹类、虾类、蔓足类、鱼类和硫细菌等各类生物种X,在世界各大洋都发现了这种热水生物X。

因为在热液口,温度的梯度大,刚喷出的热液是300℃,而海底的水温是2℃~4℃,而且这个地方PH值和氧化还原点也有极大的梯度,在这种时候最容易形成和进行化合作用,很多人判断“黑烟囱”上面有各种各样的矿物质,生命起源很有可能就在这里。

深海热液生物X表明,地球上存在着不需要光合作用、不需要植物作为食品链的生命系统。

另外,在大陆坡、深海区分布着天然气水合物,即可燃冰。海底升温或减压,就会释放出大量的甲烷,可以在海水中形成一种被科学家称为冷泉的甲烷柱。在冷泉附近生存着依赖冷泉的生物X,被称为“碳氢化合物生物X落”。这些天然气水合物释放区的生物X也是独立生态系统,其食物链低层生物也是一种管状蠕虫,依靠甲烷细菌提供能量。

据美国《大众科学》杂志报道,国外科考人员日前首次在地壳辉长岩层发现了生命,同时还找到了能够证明有生命存在于更深地底的证据。研究人员在大西洋中部海底,一个非常活跃的厚度只有70米玄武岩层断层地块进行钻探,在钻探1300多米后到达了地壳辉长岩层,这里的温度超过了海平面沸点属于高温高压,但是这里存活着大量生命,主要是细菌种,经过长时间的进化以甲烷等碳氢化合物为食,与在油藏层发现的细菌相类似。这一发现表明,细菌可能并不是在辉长岩层进化,而是从上方的地层向下迁移。在海床下方深处发现以碳氢化合物为食的生命表明,研究人员有可能在更深的区域,也就是在地幔发现生命。

王大虎
王大虎

王大虎

继续向地球深处探索,地壳下3000米即所谓的地表下岩石圈,这些厚重岩石的温度超过了40℃,由于缺乏氧气而能够使大多数人们熟悉的生物窒息,在这里科学家们发现大量的名为生物膜的一些细菌和其他微生物,并且在这个地狱般的环境中首次发现多细胞生物——线虫。这些线虫身长约半毫米,以细菌为食,通过单性X方式不经X来繁殖,能忍受生活环境中的高温,多细胞生物在如此恶劣环境中的生存能力对于研究宇宙生物学也有参考价值。

科学家们估计,地球半数生命藏在地下,地球的近半数活的物质隐藏在海洋或陆地的岩石、土壤、树根、矿藏、油井、湖泊和蓄水层中,他们把它叫做“地下生物圈”或者“地球的地下室”。在这个地下世界里,没有阳光,生命往往生活在极端环境之中,从地球表面延伸到地下数百米或者数千米。这一环境中的生物体的总量可能相当于地球表面所有生物的量。

20世纪90年代后,人们用石油钻探和大洋钻探分别在北海和太平洋底下探索深度地层的各类岩样,在玄武岩火山玻璃中都发现了微生物,有时候每立方厘米沉积物中就有1000多万个活细菌。经计算,地球下的生物量竟达到地球表层的1/10,占全球微生物总量的2/3。显然,在地下深层存在一个覆盖全球的深部生物圈。这些在极端环境下的微生物,新陈代谢极端缓慢,长期处于休眠状态,极少消耗能量,都是些极其高龄的生物。有人对4000万年前密闭在琥珀中蜜蜂体内的细菌培养后,细菌居然活了过来;又有人在新墨西哥州地下600米处,2.5亿年前的结晶盐中找到了处于假死状态的细菌。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注