原始湯

科學家認為，地球上的所有生物——從人類到細菌，從藍鈴花到藍鯨——都源自同一種實體，一種30億年或40億年前漂浮在“原始湯”周圍的原胞。這種實體是什麼樣子呢？它又是如何生活，以及生活在哪裡呢？科學家正一步步為我們解開這些謎團。1871年，達爾文在一封信里這樣寫道：“生命最早很可能在一個熱的小的池子裡面。近30年來，科學家在世界各地的大洋海底相繼發現海底熱液和“黑煙囪”，包括台灣東北角的龜山島。後來，這個“熱的小池子”被稱做“原始湯”。但是由於當時條件限制，對於“原始湯”的研究一直沒有進展。直到100多年之後的1977年，美國科學家在加拉巴戈斯群島海底找到了它。2009年11月24日，為紀念“物種起源”發表150周年，由江蘇省科協、南京地質古生物所主辦的“達爾文與進化論”科學論壇上，同濟大學汪品先院士介紹，30多年來，隨著深海生物科研的不斷深入，科學界認為：生命可能起源於深海海底熱液形成的“黑煙囪”。

氨基酸是組成蛋白質的成分，而蛋白質是生命體不可缺少的有機物；甲醛分子則可以結合生成組成RNA的一種核糖，而RNA是生命體中決定蛋白質性質的物質；氰化氫也可以進一步結合成腺嘌呤（這已為60年代初奧羅的實驗所證明），而腺嘌呤是生命體中遺傳物質DNA的組成成分。由此可見，這個實驗說明，生命確實可以在原始湯中通過簡單的化學反應產生。

有機小分子在地球上原始海洋的原始湯中產生后，經過長期積累和互相作用，在條件適合的情況下形成有機高分子物質——原始蛋白質分子和核酸分子。它們是構成生物體的最重要的物質。

有機高分子在海洋中越積越多，它們相互作用，凝聚成小滴，構成一個獨立的多分子體系，漂浮在水面上，進而演變成具有原始新陳代謝作用和能夠進行繁殖的原始生命。

分子生物學家凱奇和奧特曼認為，地球海洋原始湯中最早出現的能自我複製的分子，可能是RNA，它能把自己一分為二，並再次結合起來。這樣不斷自我複製，不斷進化，進而能合成蛋白質和脂類。蛋白質反過來又可幫助RNA分子自我複製，脂類則可以形成細胞膜。最後，在這種RNA生物體中產生DNA。DNA是生命發育過程中的指示和命令，在生物的傳種接代過程中傳遞遺傳信息，使後代表現出與親代相似的性狀。

原始生命產生以後，地球進入了生物進化階段。大約在7億年前，在海洋中出現無脊椎動物，5億年前有了魚類等海洋脊椎動物，3億年前陸地上有了植物，2億年前和1億年前陸地上分別有了爬行動物和哺乳動物，5000萬年前有了靈長類動物，並逐漸進化為人類。人類的歷史只有15～18萬年。不過，與生物學家的看法不同，古人類學家認為，人類有著數百萬年的進化過程。

生命可能起源於“黑煙囪”

海底“黑煙囪”的發現及其研究是全球海洋地質調查近幾十年取得的最重要的科學成就。1977年，美國“阿爾文號”深潛器潛到了加拉巴戈斯群島深海，在那裡測得深層海水高達8攝氏度，同時海底出現白色的巨型蛤類。這種反常的現象引起專家們的關注，到了1979年，“阿爾文號”又重新來到這裡，並且還帶了很多生物學家一同前往。正是這次的研究，揭開了“深海熱液生物群”的神秘面紗。

科學家們發現，海底熱液帶出大量硫化物，遇水冷卻后形成巨大的“黑煙囪”，約350℃的含礦熱液從直徑約15厘米的煙囪中噴出，與周圍海水混合后，很快產生沉澱變為“黑煙”，沉澱物主要由磁黃鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦和銅-鐵硫化物組成。這些海底硫化物堆積形成直立的柱狀圓丘，稱為“黑煙囪”。

近30年來，科學家在世界各地的大洋海底相繼發現海底熱液和“黑煙囪”，包括台灣東北角的龜山島。並在“黑煙囪”旁發現很多生物，形成與人們常識迥異的生物群和食物鏈。最具有代表性的生物是3米長的管狀蠕蟲，這類蠕蟲沒有口腔和肛門，靠體內的硫細菌供給營養。個體大有利於一次性大量取食，也有利於迅速運動到達食物源，能夠忍耐長期飢餓。

“黑煙囪”附近生物鏈的生存環境，與太古代生命起源時期類似。太古代時期沒有綠色植物，沒有光合作用產生的大量氧氣。此外，光合作用也可能起源於熱液的“黑煙囪”。科研人員在大西洋深海的“黑煙囪”，發現有一種蝦的背上有感光區，能夠感知藍綠光線。另外，美國科學家在5000米深的海底曾關閉深潛器燈光5分鐘，在熱液口發現光線。這種光顯然被最早的某一種生物利用了，這個時候光合作用效率高的優越性就顯示出來了，把生物的演化往前推進。由此，我們說生命的起源很可能就是從海底的“黑煙囪”開始的。

海洋病毒堪比60個銀河系

“其實，深海里不光有特大號生物，更重要的是，深海里還有無數的細菌，細菌通過化學作用吸取地熱帶出來的能量，形成各級生物鏈的營養源。”汪品先說，據統計，海底有90%的生物是微生物。而且最多的是病毒，如果病毒拉手起來遊行，可以排60個銀河系。這些微生物能夠自己製造營養，過著自己的生活，有自己的生態。幾十億年來，正是它們，勤勤懇懇地耕耘了這個地球。

“土衛二”上或有地外生命

科學家此前，曾在“土衛二”上的冰下，找到了5萬米深的海水。而讓大家都很驚訝的是，在這些海水裡，竟然也發現了細菌。這是否意味著有地外生命存在？汪品先院士解釋說，現在看來，應該有地外生命存在，但是人類還沒有這個本事找到地外生命。

“按照現在的能力，我們推測地外生物可能並不是以前想象的大生物。”汪品先說，現在看來只能從水和大氣的成分來推測有沒有生命活動。而且估計存在的生命很可能就是種微生物。

深海生物如何進化仍是謎

達爾文在1871年的信里，說到生命起源可能是在“一個小的暖水池裡，有著各種氨與磷的鹽類，光，熱，電等等，化學上形成了蛋白質的成分，能夠進行更為複雜的變化；而今天有了生物，這種物質就會馬上被吃掉或吸附掉，當生命出現前就不會有這種事”。這也就是後人講的“原始湯”。達爾文時代對深海基本還是一無所知，這個想法經過很多年都沒有證實。近30年來深海生物科研的重大突破則是對這種設想的佐證。

深海生物的發現對於進化論提出了一系列問題，比如海底的生物是怎麼進化的？很多生物起碼幾百萬歲了，在極端條件下怎麼新陳代謝，怎麼遺傳？這種黑暗食物鏈和我們的陽光食物鏈能不能交融，怎麼交融熱液。生物地理分區不一樣，又是怎麼傳播呢？是不是火星過來，然後在地球上存活？這些問題都留給未來的研究者去回答。