大洋深处是极佳的隐居场所。1952年,有人在远离墨西哥海岸的3500多米深的水下捕捞到一只活体单板纲动物,震惊了学术界,因为这类动物当时被认为早在3.75亿年前的泥盆纪便已灭绝。这一发现被誉为这类动物的起死回生,它们被认为已经灭亡,但事实上仍悄无声息地活着,直到终于重见天日,简直就像是被上帝复活了一样。然而,这并不是人类首次从深海中揭示出封存已久的秘密。腔棘鱼是一种体型粗壮、寿命很长的鱼类,长有对称的肉质尾部以及同样肉质的鳍,是一类叫作肉鳍鱼的鱼类的成员,与人类的亲缘关系比其与鳕鱼的亲缘关系更近。在很长一段时间里,肺鱼一直被认为是除四足动物外唯一出自肉鳍鱼的现存支系。但就在1938年,人们在印度洋捕捞到了一条被认为早在白垩纪末期大灭绝中已经灭绝的腔棘鱼。它们就在我们毫无察觉之下,在压强巨大的黑暗深海中一直存活至今。
这种情况也发生在已灭绝的类群当中。德国的一处泥盆纪化石地点保存了另一处较浅的弧后盆地的沉积,那就是洪斯吕克板岩,保存着所有经典的泥盆纪鱼类,还有一种叫强盗虾的奇虾类,这是一类之前只发现于寒武纪和早奥陶世的猎食甲壳动物,中间1亿年的演化记录则缺失。已知年代第二晚的奇虾类生活在摩洛哥费札瓦塔地区的奥陶纪深水环境中,它就是奇特而巨大的海神盔虾。这类动物体长可达2米,是庞大的滤食动物,就像今天的蓝鲸。海神盔虾是一类和其他奇虾类完全不同的动物,这隐隐表明它有着很多我们不知道、可能也无法知道的秘密。生活在深海的生物可以不被地表的生物发现,除此之外,由于不会像在陆地上被带着泥沙的水流掩埋,深海的某一类生物在其演化的一段时期之内可能都不会被保存为化石。直到这些隐藏的生物的样貌再次以化石的形式保留在地层中时,它们已经变得难以辨认。
岩石是保存这些化石的媒介,当岩石最初形成时,各种元素融合在岩石中,以火山岩脉的形式存在。每种元素都有多个同位素,在构成相同的化学成分时会具有不同的重量,在自然界以一定的比率存在。一些同位素具有放射性,以可预测的速率转化为其他元素,这个过程在熔岩凝固为岩石之后开始进行,精准度堪比钟表。对于生命演化来说,碳同位素可在较短时间尺度内进行年代测定,岩石中的其他元素则可在深时尺度下进行年代测定。锆石是火山岩中极其常见的矿物,常含铀元素,但在其生成之初绝不含铅元素。铀元素有两种同位素,会以不同的半衰期分别衰变为铅元素的两种同位素。根据锆石晶体中铅元素的含量,便可直接计算出锆石的年代。在富含云母和角闪石的更加古老的岩石中,分析钾元素向氩元素的衰变情况可作为年代测定手段。
在海洋中,时间缓慢地流逝着。从赤道至两极,从最深的海底到海浪的顶端,全世界海洋的洋流进行着缓慢的、似乎永无止境的循环流动。这些洋流宛如巨大的传送带,其中速度最快的部分如墨西哥湾流,表面流速最高可达到约每小时5.6英里,相当于一个人快步行走的速度。一滴海水要在这条纵横往复的洋流传送带上走过一个完整的环流过程,需要花整整1000年的时间。今天从冰岛流向格陵兰和拉布拉多半岛的洋流中,甚至还包含着第一个横渡大西洋的欧洲人雷夫·埃里克森(LeifErikson)及其队友们当年航行过的海水,这些海水在今天首次再度返回这片海域中。
极地地区的冰冷海水比温水更致密,从而下沉并将氧气输送入深海。水具有一个不寻常的特性,其固态的密度小于液态,因此冰能漂浮在水上。水在约4摄氏度时密度最大,因此即便乌拉尔海表面的海水温度会随季节和天气而变冷或变热,其下层海水的温度依然保持着恒定。亚曼卡西处于上升洋流区域,海水从这里开始从海底流向海面。但海面的一些变化仍然会影响海底,例如大规模的风暴足以将浅海区域的沉积物推入深海。食物从较浅水域沉入黑暗的深海之中。死亡生物的残渣不断从浅海区域落入深海,被称为“海雪”,包括已腐烂的蓝藻和藻类的遗骸,下沉并埋入海底的淤泥中,仿佛是来自上天的宝贵恩赐。直到今天,将近一半的二氧化碳被这些生物所固定,它们在死后沉入海底。
从某种程度上来说,我们都是来自深海的生物。富含矿物质的温度极高的水流从水热喷口中涌出,其化学势能不断释放,直到能被生物充分利用,在生命起源时具有启蒙般的作用。一直以来人们对生命起源存在一个刻板认识,即在一个无生命存在的星球上,含有有机物的浓稠的天然泥浆被闪电轰击之后,生命由此诞生,就如同小说《弗兰肯斯坦》中描写的那样。但事实上,这种事从来就没有发生过。已经有充分的证据表明,深海水热喷口处所发生的化学反应,就是今天所有生物体内化学活动的雏形。
目前科学研究中的主流观点认为,在亚曼卡西动物群生存时期的35亿年前,一处特殊的含碱性水热喷口在各种意义上为生命起源提供了基础。地底深处不断喷出氢和甲烷,涌进富含硝酸盐的微酸性海水中。在水热喷口内无氧的碱性环境下,脂肪酸自发地形成泡状,这是一种与细胞膜类似的结构。随后这些脂类膜同时与喷口处的水流和海水相连接,内部形成微碱性环境,这就是一个原细胞。酸性海水和碱性热水流之间的差异,令氢离子通过原细胞从海水流向水热喷口——一旦出现离子流动,化学反应就会产生。碱性的水热喷口还可以自然形成一种分子构成结晶,俗称“绿锈”,这种物质也许是解决生命起源相关谜题的关键。这是一种天然催化剂(加快化学反应的引导性物质),令生命产生所需的分子大量生成,如氨、甲醇以及氨基酸的基本结构。绿锈通常很小,可以植入原细胞的膜中,膜将这些晶体变成了天然的管道,用来将一种叫焦磷酸的化学物质浓缩后送入膜内。
现如今,地球上所有的生物无论从阳光、矿物中还是通过消化其他生物来获得能量,这些能量中的绝大部分都会在第一时间转化为一种焦磷酸化合物——被人们称为“生命能量的国际通货”的三磷酸腺苷(ATP)。对所有生物而言,这种能量转换都需要通过氢离子进出具有一定渗透性的细胞膜,产生离子浓度差之后方能实现。从神经兴奋到分泌唾液,从收缩肌肉到复制DNA,每一个生命的每一个细胞若要产生任何反应,首要的一步都必须是重演地底水流涌入海中时所发生的化学反应。
在寂静的深海的上方,雨水淅淅沥沥地下着,在海水中不断奏出听不见的旋律。海底的热水流中散发着昏暗的地光,像严冬里的篝火,照亮了蜷缩着聚集在水热喷口周边的生物。暗淡的红外光太过微弱,很难从中获取能量,但它仍然维系着硫磺消化细菌的生存。深海动物群不受浅海区域活动的影响,也不会被生活在透光层的生物发觉,它们一如既往地生活着。生长、进食、运动,一切为了生存。只要地球脆弱的表面不断发生断裂和抬升,就会在洋底形成开口,为这些生活在阳光照不到的海底的生物提供繁荣发展的契机。
[38]L.S.洛瑞(,1887—1976),英国画家,作品主要刻画英国西北部20世纪中期的工业、城市景观。*
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