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生命起源于深海吗?
据国外媒体报道,美国地质学家近日声称,他们从深海中挖掘出了一些14.3亿年前的深海微生物化石,有力地证明了生命实际上起源于海底。
美国地质学家声称发现了14.3亿年前的深海微生物化石。这些被称为“海底黑烟囱”的古生物化石,比此前发现的同类化石早了10亿年。他们的发现更加有力地证明了生命起源于海底,因此是海洋科学最重要的科学成果之一。“海底黑烟囱”起源于地壳中的水下喷口。富含矿物质的水被喷到高达400℃,周围生活着特殊的深海生物群。它们的初级生产者嗜热菌和古菌并不依赖阳光和进入“海底黑烟囱”的氧气,而是以溶解的矿物质为食。因此,现代“海底黑烟囱”周围的热液环境是探索生命起源的理想场所。
参与化石研究的美国圣路易斯大学地质学家卡斯基说:“这些微生物是我们星球上现存最古老生命类型的残余。它们“强烈表明”生命起源于深海热环境,而不是浅水或其他环境。有人喜欢称之为极端环境下的生活。这些细菌很可能存在于另一个星球上,那里的环境与我们生活的环境不同。这些石头“海底黑烟囱”有15米高。因为它们非常脆弱,一碰就会倒塌,所以在海底取样现代黑烟囱极其困难。科学家表示,这一发现为地质和地理生物研究提供了一些非常有价值的陆地标本,有助于科学家了解古代热液环境中生物的生长以及海底生物的发展和对比。
虽然这些化石非常古老,但它们并不是地球生命起源的最古老证据。最古老的标本是一个有35亿年历史的圆顶状细菌块,科学家称之为“叠层石”。这个标本是在西澳大利亚发现的,说明生命起源于浅海。
美国地质学家因此认为生命可能起源于深海。当然,很可能还有更古老的“海底黑烟囱”等着我们去发现。到目前为止,这些化石确实为我们提供了深海生命最古老的证据。
深海的生态系统是怎样的?谁是生产者,氧气从哪里来?
由于高压、缺粮、低温,深海在物种组成、分布业态、个体结构、新陈代谢等方面都有自己的特点。深海生物能忍受高压。虽然有些浅海生物可以耐受高压,比如附着在潜水器表面的,如浒苔、岩石、苔藓、贻贝、藤壶等。它在潜水器下降到2000-3000米深度后仍能存活。然而,根据生理学测试,600个大气压对大多数浅海生物来说是致命的。所以从垂直分布来看,6000米的深度似乎是一条重要的分界线。据悉,太平洋中部深海沟的125种动物中,有77种不是在6000米以上的水层中发现的。与浅海生物相比,深海生物一般个体较少,但种类相对较多,多样性较高。对此有不同的解释。H.L. Sanders (1968,1973)认为高度多样性是由食物等竞争造成的。但也有学者认为捕食是关键。许多调查结果表明,深海生物的生物多样性只存在于2000 ~ 3000米的深度,而5000 ~ 6000米以下的海底生物多样性并不高。为了适应食物的缺乏和黑暗的环境,许多深海鱼的嘴比较大,骨骼肌减少,发光器官和结构发达。
深海生物一般新陈代谢和生长缓慢。深海贝类长到8毫米估计需要100年左右,有一次潜水器掉进深海,10个月后从1540米打捞上来。发现桌子上的三明治还完好无损,说明细菌的作用是缓慢的,但也有例外。1977年,美国伍兹霍尔海洋研究所使用深海潜水器“阿尔文”号在加拉帕戈斯群岛以东300公里处的2500米深处进行调查。调查区域为海洋板块形成区,发现有泉水从地下喷出,泉口附近水温高达20℃(无温泉的海水为2℃)。喷口附近有丰富的生物群落。其中有个体大小为30 ~ 40厘米的贝类,一年可长4厘米(比其他深海贝类快500倍左右)。打开外壳,可以看到里面有血红蛋白(血蓝蛋白通常是软体动物)。还有一种长胡子的动物,它有一根直径10厘米、长达30米的长管。此外,还有许多腔肠动物、环节动物和甲壳动物。
深海底栖生物的食物来源可能包括上层水中的碎屑和溶解有机物,以及通过氧化硫化氢获得能量的化能合成细菌产生的有机物。目前认为后者是最主要的来源,因为从地下喷出的热水含有大量硫化氢(30 ~ 40 ppm)。硫细菌利用硫化氢氧化获得的能量,由水中的C合成碳水化合物。海底的硫细菌其实和浅水中的光合植物起着同样的作用。即硫细菌是深海海底的生产者。这说明生产者的能量不仅可以来自太阳,还可以来自地球内部。这是一个重大发现。按照这种说法,可以解释腕足动物的营养问题:这种动物没有嘴,也没有消化道,但它的体内有一个很大的空腔,称为植物体。在这个空腔内,细菌大量繁殖,动物的触角可以为细菌吸收无机物,细菌为动物合成有机物。动物和细菌是互利的。
在一次深海科学考察中,科学家不仅再次发现了上述生物,还在距离南加州150海里、同样深度2600米的海底火山口发现了一种长得像白鳗的鱼。这是人类发现的第一种完全不依赖阳光的脊椎动物。这两个惊人的发现引起了科学家们的极大兴趣:为什么这些生物可以在没有阳光的深海世界生存,并且越长越旺盛?
经过多次研究,科学家们揭开了海底火山口存在生物的秘密。原来是海底的地壳运动在海底产生了裂缝。当海水渗入这些裂缝并在其中循环时,水温会上升到350摄氏度左右。热水溶解附近岩石中的矿物质(主要是硫),在高温高压的作用下,与水反应合成硫化氢,从而培养出恶臭有毒的东西。这是火山口附近一些生物的能量来源。
这是因为蠕虫、巨蛤或贻贝的消化系统大多已经退化,被体内大量的硫细菌所取代。这些深海生物和硫细菌相互依存,共同生活。一方面,深海生物为硫细菌提供了稳定的生存环境和合成营养物质(硫化氢、二氧化碳和氧气)的原料;另一方面,硫细菌通过一系列化学反应合成营养物质(碳水化合物),奖励深海生物。这种情况就像陆地上植物的叶绿素,通过光合作用合成碳水化合物。不同的是高能硫化氢代替了阳光。
深海下的生命之源是什么?
基于变化的完全随机性
深海动物没有“让自己变得完美”的想法,大脑也没有那么发达。
这只是适者生存。
不能生存的人必须死亡。
就这么简单
为什么说生命起源于海洋?
因为水是生命活动的重要组成部分,海水的保护可以有效防止紫外线杀死生命。大约45亿年前,地球形成。大约38亿年前,当地球还很贫瘠的时候,生命就开始在咆哮的海洋中繁衍——最原始的细胞,其结构与现代细菌非常相似。经过大约1亿年的进化,海洋中的原始细胞逐渐进化成原始单细胞藻类。这大概是最原始的生活。由于原始藻类的繁殖和光合作用,产生氧气和二氧化碳,为生命的进化准备了条件。这种原始单细胞藻类经过上亿年的进化,产生了原始的水绵、海绵、三叶虫、鹦鹉螺、文蛤、珊瑚等。海洋中的鱼出现在大约4亿年前。
由于月球的引力,造成了海洋潮汐现象。涨潮时,海水拍打海岸;退潮时,大片的浅滩暴露在阳光下。一些曾经生活在海洋中的生物,在海陆交界处的潮间带得到了锻炼。同时,臭氧层的形成可以防止紫外线的伤害,使海洋生物登陆成为可能,一些生物就生活在陆地上。与此同时,无数原始生命在这场剧变中死去,留在陆地上的生命经受住了严峻的考验,适应了环境,逐渐发展起来。大约2亿年前,出现了爬行动物、两栖动物和鸟类。哺乳动物出生在陆地上,其中一些回到了海洋。大约300万年前,出现了高度智慧的人类。
为什么说地球上的生命起源于深海?
关于地球生命的起源有很多假说,其中最流行的有原始汤的起源、粘土矿物的起源、黄铁矿的起源和外星球的引入。随着对海底热液喷口及其生态系统研究的深入,科学家发现深海热液环境与早期地球环境非常相似,热液微生物具有“独立于阳光”和“喜温”的特点。一个新的科学假说——“生命起源于海底热液喷口”逐渐引起人们的关注。
海洋刚形成时,海底热液活动的强度是今天的5倍。广泛而强烈的海底热液活动导致地球内部热量散失,产生大量还原性金属元素和气体。因此,当时海洋处于强还原环境,富含铁、铜、锌、铅、锰等还原性金属离子和甲烷、氢气、硫化氢等气体,海水温度维持在70 ~ 100℃。因为光合作用还没有出现,大气中几乎没有氧气,二氧化碳含量高,所以海洋是酸性的。不难看出,早期海洋的环境与现代海底热液喷口周围的环境非常相似。科学家们怀疑,正是在早期海底的热液喷口周围,生命开始悄然萌芽。
为什么海洋生物能在如此深的情况下生存。
海洋动物必须满足两个生存条件。
首先是食物的来源。海洋生态链是建立在小型浮游生物基础上的。深海几乎没有小型浮游生物,建立生态链极其困难。但这不是一个严重的问题。在深海中,有许多像雪花一样下落下沉的物体,包括矿物晶体和许多海洋上层生物死亡后的遗骸,可以作为深海生物的营养来源和生存基础。其次,深海中存在一些独立于上层海洋生物的生态系统。比如海底火山附近,深海局部生态系统以深海自养微生物和管状蠕虫为主,其中以耐高温蠕虫和虾蟹类为主。一旦深海海底火山爆发,这样的生态系统很快就能建立起来。一旦海底火山停止喷发,如此小的局部生态系统也会崩溃。
二是深水压力。这应该不是问题,只要深海动物的内部压力和外部水压平衡。生活在深海的海洋动物能够适应深水压力,其内部压力和外部水压是稳定的。当然,它们只能在水压高的深海生存,而不能在浅海生存。这也是浅海动物到不了深海,深海动物到不了浅海的原因。经常看到深海鱼被打捞上来后,内脏会从嘴里翻出来。就是因为外部水压突然下降,内部压力过高,把内脏压出体外。所以深海动物从水中打捞上来后很少存活。
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