《寻秘自然》02 文字版

上一集我们说到，

生命想要出现，必须要具备两个条件。

第一个条件，就是我们要找到一个环境，

在这个环境中可以让小分子自由地活动，

从而聚集在一起，形成大分子结构。

也就是说，

我们要找到一个液态环境。

如果是在干燥的陆地上，

那么由于重力的原因，

只要分子稍微大一点，

它们就很容易落到地上，

这样一来它们就很难发生接触，

形成更加复杂的大分子结构。

第二个条件，就是在这个环境中

我们还必须要拥有一个天然的物理屏障，

这样一来才能让大分子稳定地聚集在一起，

形成更加复杂的结构。

要知道在纯粹的液态环境中，

分子最终是一定会均匀地扩散在液体中的，

这就好像我们把一块方糖扔到这瓶水中，

那么糖分子最终一定会均匀地扩散在水中，

而不可能反过来，

它们重新又聚集成一块方糖。

这个是由热力学第二定律决定的。

有些人可能会想，

这些所谓的物理法则，

是不是限制了科学家们的想象力，

它是一种思维禁锢呢？

其实不然啊！

如果我们脱离已知的物理法则，

去思考生命起源问题，

那么就好像有一个人他不懂力学规律，

但是他却想要造出火箭一样，

他永远只能是空想。

在地球上要满足第一个条件，

科学家们首先想到的就是海洋，

但问题是海洋很难满足第二个条件，

海洋中的水太多了，

分子无法自然聚集起来，

这两种条件似乎存在着悖论，

很难同时满足。

直到 1977 年发生了一件奇特的事情，

让生物学家们看到了

一个过去从未想到过的奇特环境，

这件事情就让所有的生物学家们感到激动不已。

那这到底是一件什么样的事情呢？

1977年，

阿尔文号潜艇来到著名的加拉帕格斯群岛附近的海域，

深深地潜入将近 2500 米深的海底。

在这片完全漆黑压力巨大的海底，

科学家们发现数十个丘状体，

不停地喷着黑色和白色的烟雾，

含硫化物的炽热液体，

从直径约 15 厘米的烟囱中喷出，

温度超过 300 摄氏度。

科学家们形象地把这些喷着烟雾的丘状体，

统称为海底黑烟囱。

令人震惊的是，

在这样一个似乎是生命禁区的地方，

却发现了生命！

两年后的 1979 年，

带着很多生物学家阿尔文号再次回到这里，

对海底黑烟囱做了一次全面的考察，

这次考察刷新了人类对生命的认知。

在这样的一个极端环境中，

却存在着一个完整的生物群落，

从细菌到各种蠕虫，再到各种虾兵蟹将，

那是应有尽有。

这些生物不需要氧气，

它们的能量来源是海底火山口的热量，

以及各种硫化物。

他们发现的嗜热细菌，

能够在 350 摄氏度的高温海水中存活。

这次发现彻底刷新了人们对生命的旧有认知，

海底黑烟囱的发现，

激发了一大波科学家的热情。

他们最先想要解决的问题就是，

这些黑烟囱到底是怎么出现的呢？

原来在深深的大洋底部，

会存在着地壳板块与板块之间的裂缝，

这些裂缝可以直通地底深处的岩浆池，

所以当海水渗到这些裂缝中后，

就会被加热到几百摄氏度，

热的水比冷的水轻，

所以这些滚烫的水就会从裂缝中喷涌而出，

在这个过程中，

来自地底深处的各种化学物质也被带了出来，

这样一来，

构成生命物质的各种化学原材料就有了，

热水遇到了冷水就会被降温，

然后那些被带出来的化学物质就会慢慢沉淀下来，

在大洋的底部形成厚厚的沉积物，

而这些沉积物往往有着非常疏松的结构，

它们就像是珊瑚礁 布满了孔洞，

也有点像海绵，

而这些微小的孔洞就是一些天然的物理屏障，

它们会形成一种类似喇叭口一样的结构，

这样一来，

物质就是进去容易出来难了。

于是生命起源所需要的两个重要条件，

就都奇迹般地同时具备了。

在黑烟囱附近有充足的水，

分子可以自由地活动，

然后又可以被密密麻麻的孔洞结构困住，

使得小分子有机会碰撞聚合成大分子，

大分子进一步聚合成更大的分子，

复杂结构就在这样的碰撞聚合中逐渐形成了。

实际上，

在深深的大洋深处也并不是完全黑暗的，

有一次，

美国科学家在 5000 米深的海底

他们把深潜器的灯光关闭了 5 分钟，

在一片漆黑中，

他们在热液口发现了光线，

这种光线可能被最早的某一种生物利用了。

果然，后来科学家们在黑烟囱附近发现，

有一种虾的背上有感光区，

它能够感知蓝绿光线。

有科学家猜测，

这可能就是光合作用的最早起源。

可能你以为，

要寻找生命起源于海底黑烟囱的证据，

那就必须要到深深的大洋底部去。

其实你别忘了，

地球上的海洋与陆地一直都是在变迁的，

远古时期的海底到了今天 那完全就有可能是陆地了。

所以，

我们完全有可能就在陆地上找到黑烟囱的遗迹。

2002 年的 5 月份，

北京大学李江海教授的课题小组，

就是在这里——

兴隆县的安子岭，

发现了距今 14.3 亿年前保存完整的

海底黑烟囱的遗迹！

14 亿年前，

华北地区还是一片汪洋大海，

河北兴隆一带，

正处于大裂谷最深的海底，

在海底黑烟囱的附近，

生成了大量的硫化物矿石。

这些从当地 700 多米深的地下挖出的

符合海底黑烟囱特征的矿石，

就是最好的证据。

兴隆县黑烟囱遗迹被发现以后，

吸引了大量的国内外研究者，

很快，

就有很多重要的研究成果陆续发表出来，

例如，

2007年8月的《冈瓦纳研究》上发表了一篇论文，

它的作者是美国圣地亚哥大学的地质学家库斯基，

他在这些黑烟囱的化石中发现的东西，

几乎和今天我们在海床上发现的古生菌，

和其他包含细菌的结构完全一样，

这是黑烟囱假说的有力证据。

生命的黑烟囱起源假说，

是目前科学界接受度最高的一种假说，

在全世界任何一个自然科学博物馆，

讲解员都会给你讲一个

生命从海洋爬上陆地的故事。

它甚至影响到了，

我们探索外星生命的方向。

如果说这个假说是成立的，

那么在木卫二，也就是欧罗巴星，

以及土卫二，恩科拉多斯星，

它们冰封的大洋底下就完全有可能存在生命。

不过，

生命诞生于海底黑烟囱的这个理论，

到目前为止，

我们还只能说它是一种假说，

因为一个理论决定它能不能成立，

最关键的还是要看实验数据的支持，

不过科学家们到目前为止，

还并不能在实验室中给我们复现生命诞生的

这一奇妙过程。

其实黑烟囱起源说，

并不是生命起源的唯一理论，

最近这几年，

就有一些学者他们提出了

一种完全不同的生命起源理论。

这是怎么一回事呢？

咱们留到下集接着说。

---