包“螺”萬象之生命起源的奧秘

徐小龍

同學們知道嗎，載人潛水器最重要的組成部分就是球形載人艙了，潛航員和科學家就是在那里進行駕駛操作和觀察研究等工作的。載人艙的材質十分特殊，是一種特制的鈦合金，既輕又耐高壓。“奮斗者”號的載人艙就是一個直徑約2 米的鈦合金球，可以同時容納3個人。

壓力“山大”

潛航員和科學家在鈦合金的載人艙內不用穿戴特殊的潛水裝備，因為艙內保持了和海面上一樣的大氣壓，并且有充足的氧氣供應。但載人艙的外壁上卻承受著巨大的壓力。到底有多大呢？我們可以簡單計算一下——

海水的深度每增加10米，海水的壓強就相當于增加一個大氣壓，也就是說每平方厘米上增加了1千克的重量。深度越深，壓強就越大。

當載人潛水器在馬里亞納海溝下潛至11000米的極限深度時，載人艙外壁上每平方厘米所承受的重量能夠達到1100千克，也就是1 噸多重。

1平方厘米有多大呢？和你大拇指的指甲差不多大小。

1100千克有多重呢？大約相當于20個成年人的體重總和。

天哪！20個大人在你的大拇指指甲上“跳舞”是什么感覺？

在這樣巨大的壓力下，一旦載人艙出現了哪怕很細微的裂縫，海水便會像子彈一樣射入艙內，艙內人員就很危險了。但是不必擔心，鈦合金的載人艙好似身披盔甲的“鋼鐵俠”，不會給海水一絲機會。

深海“鋼鐵俠”

在印度洋近3000米深的海域，生活著一種神秘的海螺，它有著潛水器載人艙一樣堅不可摧的“盔甲”。這種海螺的學名叫鱗角腹足蝸牛，生活在印度洋底的熱液噴口附近，外形和陸地上普通的蝸牛差不多，個頭兒有半個雞蛋那么大，螺殼呈黑色，一共有3層。

令人感到驚訝的是，鱗角腹足蝸牛殼的主要成分竟然是二硫化鐵，也就是黃鐵礦的主要成分。如果把鱗角腹足蝸牛的殼比作鐵房子，那么同學們常見的海螺或陸地蝸牛的殼（主要成分是碳酸鈣，也就是石灰石），則是一座石房子。

根據莫氏硬度標準（表示礦物硬度的一種標準），黃鐵礦的硬度最高能達到6.5，碳酸鈣的硬度只有3.0，所以鱗角腹足蝸牛柔軟的身體躲在殼里的“安全系數”比其他海螺高多了！

而且，鱗角腹足蝸牛渾身都含有鐵元素，它那腹部細長條狀或鱗片狀的黑色“腳”里和柔軟的紅色身體里都含有豐富的鐵元素。鐵腳、鐵身、鐵外殼……使鱗角腹足蝸牛成為名副其實的深海“鋼鐵俠”！

但是，你要理解，鱗角腹足蝸牛不會被壓扁的原因，不是因為堅硬無比的外殼，而是它的殼內、殼外壓力平衡，甚至每個細胞都做到了壓力平衡。

那么，鱗角腹足蝸牛為什么還會“修煉”成“鋼鐵俠”呢？難道是為了抵御傳說中可怕的海妖嗎？

“神秘部落”

其實，鱗角腹足蝸牛生活在一個“神秘部落”里，它有一群奇特的鄰居——身長兩米的巨型管棲蠕蟲、身披閃光鎧甲的阿爾文蝦、白色菊花般的海葵、黑色鵝卵石一樣的貽貝，還能看到零星的海星、藤壺、海參、海綿和蜘蛛蟹……

那么，到底有沒有海妖呢？當然有！但人類用肉眼根本看不見。

在這個神秘部落里，“海妖”幾乎存在于任何地方。

是不是聽著有點兒嚇人？別害怕，讓我們先仔細看看神秘部落的環境。

這個神秘部落位于超慢速擴張中的大洋中脊上。“超慢速擴張”可以理解為把火山噴發的速度放慢上萬億倍，然后使海底地殼被超級緩慢撕裂的過程。這里有冒著滾滾“濃煙”的“黑煙囪”，那是從裂縫中噴射出來的黑色“熱液”。

科學家稱這里為“熱液區”。雖然幾千米深的海水溫度最高不過2℃～ 3℃，但熱液區的溫度非常高，特別是“黑煙囪”的噴口位置，能達到400℃，而且“黑煙囪”噴出來的黑色熱液具有很強的酸腐蝕性。

這么高溫度、高酸性的熱液區似乎是生命的禁區，那為什么還會有神秘部落存在呢？

古老的生命

神秘部落之所以生生不息，原因就是那些看不見又無處不在的“海妖”。它們到底是什么神秘物種呢？

它們是一種古菌，一種可以消化黑色熱液的古老生命。

在陽光無法抵達的幾千米深海里，古菌獲取食物的方式很特殊。

那些生活在陽光普照的海域的初級生命，大多是通過光合作用，將太陽的能量轉化為自身的能量。而古菌則是通過神秘的化學反應，將熱液中的無機物轉化為可以維持生命的有機物，就像把石頭變成了大米一樣。

黑色熱液對于人類和大多數生物來講，是一種溫度極高、腐蝕性極強的危險存在，里面富含鐵、鎳、鈷等礦物質，還有硫化氫、甲烷等可以燃燒的物質。載人潛水器如果碰到它，也會“身受重傷”。

古菌在熱液區茁壯成長，神秘部落的動物則依賴古菌得以生存。它們將大量古菌儲存在自己身上，方便隨時食用古菌代謝出來的有機物，由此形成了熱液區物種特有的“共生關系”。鱗角腹足蝸牛就是把古菌藏在了自己密密麻麻的“腳”里。

古菌代謝出來的物質不光有有機物，還有大量的金屬元素，其中就包括鐵元素。鱗角腹足蝸牛當然不會浪費這些“原料”，全都拿來加固自己的大螺殼了——“金光閃閃”的“鋼鐵俠”就這樣“修煉”成了！

生命起源

鱗角腹足蝸牛生活的熱液區，海水溫度很低、氧氣含量也不高，而“黑煙囪”則像一座座小火山，噴發出幾百攝氏度高溫的酸性熱液，這種溫差極大、缺氧、高酸性的環境，像極了億萬年前地球的模樣。

為了探尋生命的起源，科學家試圖從地球早期環境入手，現存的熱液區給了他們很大的啟發。

古菌將酸性無機物轉化為有機物的能力，也證明了科學家對生命起源的猜想——生命物質是在極端環境中通過化學反應合成的。