一份“进化”的遗产
海底生命起源
□汪品先
在太古代，生命刚刚起源的时候，地球上还没有绿色植物。那个时候，地球处于高温、缺氧的环境，与今天深海海底环境十分相似。因此，科学家们非常想通过研究深海环境，来想象当年太古代的情景，探寻生命起源之谜。
通常以为，越往深海的地方水温越冷，可其实并不都是这样。1977年，美国的“阿尔文”号深潜器在东太平洋下潜时，发现了令人吃惊的事实：原来这里的洋中脊有海底热液口，温度高达300℃，富含硫化物的高温热液如“黑烟”状喷出，冷却后形成“黑烟囱”，竖立在海底。
2007年，我国的“大洋一号”执行第19次海洋科考，在西南印度洋中脊成功发现了新的海底热液区，并取回了珍贵的“黑烟囱”样本。这是西南印度洋在超慢速扩张的洋中脊上，首次发现的热液喷口。
有趣的是，在“黑烟囱”的周围，发现了大量以硫细菌为基础、以管状蠕虫为代表的动物群,它们依靠地球内源能量即地热的支持，在深海黑暗和高温的环境下，通过化学合成作用生产有机质，构成“黑暗食物链”。以后的调查，又在各大洋的洋中脊分别发现了不同类型的“烟囱”和热液动物群。原来在深海的海底，沿着地球深部的“窗口”，有着另一个奇特的世界：这里的“黑烟囱”一天可以长30厘米，但长得快、倒得也快；热液生物也生长神速，那里的蛤类有1尺大，管状蠕虫可以有3米长。对这些全新的成矿过程、全新的生物群，人类完全缺乏了解。
深海热液作用的发现，为生命起源的研究开拓了新途径。达尔文对生命起源并无专门论著，但他1871年在给朋友的一封信里提到，最早的生命可能产生在“一个小的暖水池”里，这即是后来各种版本“原始汤”的来源。“原始汤”的生命起源假说至今未能证实，但热液假说可以帮助克服其中的困难。因为在热液口，温度的梯度非常大，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、进行化合作用。而“黑烟囱”上面有各种各样的物质，生命起源可能就在这“铁硫世界”里。当然这一假说有待证明。
此外，光合作用也有可能起源于深海。科研人员在大西洋深海热液口发现，有一种虾虽然没有眼睛，但背上有一条感光区，对蓝绿光极为敏感。在黑暗的大洋深处，为什么要感光？难道深海中有光吗？为了探明这点，美国科学家在2000米深的海底曾关闭深潜器灯光5分钟，结果，在热液口拍到了光。这是一种物理现象，当温度很高的时候可以发出光来，而这种光显然被最早的某一种生物利用，这种生物的优越性就显示出来了，把生物的演化往前推进——可能这就是光合作用的起源。
达尔文进化论的思想虽然产生于“贝格尔”号环球航行，但他的依据并不是来自海洋。40年后英国“挑战者”号的环球航行才开启了深海研究的新时期。最近30年来对深海的研究，更是大大拓展了生物圈的概念，现在有人认为，地球上活的生物量的30%是在地下“深部生物圈”里。深海的探索为进化论提出了全新的命题，也为进化论的深入提供了全新的机会。
演讲专家
“近30年来对深海的研究发现，海底的大洋中脊竖立着很多‘黑烟囱’——富含硫化物的高温热液，在其周围，有着数量极为庞大的热液生物群。深海热液作用的发现，为生命起源的研究开拓了新途径。”
“化石记录证实生物是适应环境、进化的结果。进化问题大得出奇，化石研究历史却非常有限，很多化石还没有被发现，重大演化问题尚未解决。进化宣传普及任重而道远，需很多代人不懈努力。”
“如今，越来越多的分子生物学家开始从进化途径来解决生命科学的前沿问题。与此同时，生物进化理论也正面临前所未有的机遇和挑战。如何构建更为全面的进化网络，是摆在我们面前的一项崭新课题。”
作者：戎嘉余;钟扬;汪品先
来源：文汇报
