分享 http://blog.sciencenet.cn/u/chnweiwang 追根溯源,需要一颗执着好奇的少年心

博文

海底烟囱生态系统中的几种生命

已有 6116 次阅读 2009-1-12 20:06 |系统分类:科普集锦

人们认识自然的过程经常会运用从个别到一般的归纳法和从一般到特殊的演绎法。其中前者由于样本量不足或是识辨错误,往往会导致错误的“普适”结论,这时候其先天的不足就需要演绎来修正。通过归纳获得的结论具有或然性,靠它自身既不能把归纳过程完全弄清楚,也无力纠正结论中可能出现的虚假情况,这就需要通过演绎来检验结论的可靠程度。

 

太阳是一切生命之源?

 

旧版的中学生物课本告诉我们,太阳是一切生命的源头;没有太阳,任何生物都将面临无皮可附之毛的境遇,因为太阳提供了构建生物体和维持生命活动的能量:绿色植物叶细胞中的叶绿体利用太阳能将无机物合成有机物,为生命提供物质基础,这一过程就是“光合作用”;动物、菌类和细菌等没有叶绿体,只能依靠植物合成的有机物生存,作为次级消费者,它们也离不开太阳的能量。所以说,太阳是生命的源泉。

这一结论早些时候是为人们所普遍接受的,但后来的研究发现这个世界还就有那么一小撮“忤逆分子”,总是能够打破成规旧识,于不经意间给你来点例外。一些生物可以不依靠太阳提供的能量,而从其它地方获取其它形式的能量,合成生命物质。比如一些地球深处黑暗中的古老生命它们能够通过化学能或放射能,将无机物通过系列化学反应合成有机物,从而被称为化学自养微生物(大都是一些细菌)。如氧化氨合成亚硝酸的亚硝酸菌、氧化亚硝酸合成硝酸的硝酸菌和利用硫酸盐和硫化物的硫化菌。

 

海底烟囱生态系统中的几个生命

 

上面提到的硫化菌在深海海底的一些熔岩,也就是海底烟囱处,特别旺盛。这一点在前面的博文海底生命起源假说失落之城与海底生命起源深海中的生物群落等中都有阐述。

海底火山岩在海底多有散步,从其突起的顶端有热液不断涌出,成为海底热液区。这些热水很快会因周围冰凉的海水的冷却,而逐渐变成温水,并形成一个温度场。该场中除了有硫化物和硫酸盐的矿物外,还含有高浓度的硫化氢,于是很多硫化菌开始在这里进行化学合成。

在以硫化菌为核心的海底热液系统里,还栖息着其它几种生命形式。其中比较大的要数管状蠕虫(tubeworm)。它是一种细长的圆筒状动物,浑身被环状肌肉包围着,如同套了一件短外套;从其体端的小孔可看到它通红的体腔,一如一个无口腔无消化器官的怪物

   许多动物血液的红血球中都含有一种叫“血红蛋白”的东东,它担负着体内氧气输送的重任。管状蠕虫的血液中也有血红蛋白,但这种血红蛋白不光输送氧气,还输送硫化氢。对于人和一般动物而言,硫化氢会妨碍血红蛋白与氧气的结合,因此,大量吸入硫化氢会致人窒息而亡。但管状蠕虫的血红蛋白却能够分别与两种气体结合,既能输送氧气也能输送硫化氢。

在管状蠕虫相当于消化道的器官里布满了硫化菌,后者通过氧化管状蠕虫体内的硫化氢形成硫酸盐获取能量,进行有机物合成;而蠕虫则靠硫化菌制造的有机物来维持生命。二者是“共生”的关系,这也使得管状蠕虫这一动物也能离开阳光而生存。

除了管状蠕虫外,海底热液区还有一种白色双壳贝类。由于这种贝类的血液中也含有浓度高于海水几成的硫化氢,所以科学家一般认为,它和管状蠕虫一样也是和硫化菌共生的。但是,双壳贝中的血红蛋白与硫化氢结合后会失去活性。所以有人推测,该贝类不是靠血红蛋白,而是其它物质输送硫化氢。

另外还有一种叫贻贝的贝类,一旦将其从热液区喷口处移开,它便会代谢失调,可见它与硫化氢或硫化菌也存在着千丝万缕的联系。

在热液出口周围还栖息着蟹类。它们血液中不存在与硫化氢结合的蛋白质。,但不排除它们已管状蠕虫和贝类为生,以及其自身具有某种特殊构造来消除硫化氢毒性的可能。

在上述有硫化菌、蠕虫、贝类等构成的海底热液区生态系统中,我们不能断定,这些生命形式从诞生伊始,就不依靠太阳而生存。因为如果果真如此,那么它们的进化过程就会有别于依赖于太阳能的生物,从而引起生物圈的分化,出现大量不依赖太阳的生物。

目前这种生物群落的现状可以说是地球环境与生命协同演化的结果。也许在太阳强度比较弱的远古时期,这种不依赖于太阳的硫化菌曾经盛极一时,但后来随着太阳光照的加强,它们的势力被大大削弱,并转移至海底或深层岩石圈,对于这一点,如果能够找到硫化菌大量存在的地质古生物证据就能有力地加以证明;也有可能是较晚期的陨石撞击事件引起太阳光被屏蔽,一些生物为了生存发生了变异,学会了靠化学自养途径而不是生物异养方式生存,后来等地球又“重见天日”之时,他们被迫转移至海底;当然也不排除这类生物一开始就起源于海底热液区环境,处于绝对少数地位。

 

 



https://blog.sciencenet.cn/blog-5545-209794.html

上一篇:人类历史还能延续多少年?
下一篇:300多年前惠更斯关于地外生命的一段描述
收藏 IP: 219.217.239.*| 热度|

1 樊晓英

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-12-24 11:07

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部