50多年來,深海探索一直是不斷湧現發現的源泉,這些發現改變了我們對海洋、陸地甚至地球以外生命的想法。請考慮以下三個事件。
1968年10月16日,連線“阿爾文”號深潛器和一艘位於楠塔基特島100英里外的研究船的纜繩斷裂。潛艇沉入海面以下5000多英尺的海底;三名船員安全逃生。將近一年後,當一個團隊將“阿爾文”號帶回水面時,最大的驚喜是船員的午餐——塑膠盒裡的博洛尼亞三明治和蘋果——儲存得驚人地完好。細菌學和生物化學分析證明了這一點。甚至有人咬了一口。在我撰寫這篇文章的伍茲霍爾海洋研究所實驗室進行的後續實驗發現,回收樣本中微生物降解的速度比預期的慢10到100倍。這一發現以及其他發現,導致得出的結論是,深海生物的代謝和生長速率遠低於海洋表面同類物種的代謝和生長速率。
1977年,科學家們在修復後的阿爾文號上潛水,取得了另一項歷史性發現——首次親身觀察到海底熱的熱液噴口周圍的生命。這一發現推翻了長期以來的觀點,即我們整個行星的食物網都建立在光合作用之上——利用陽光的能量將二氧化碳和水轉化為複雜的碳水化合物和氧氣。熱液生物及其整個生態系統在純粹的黑暗中茁壯成長,透過我們現在稱之為化學合成的過程,將熱液流體中的化學物質轉化為維持生命的化合物。
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如果說那個啟示還不夠令人驚訝,那麼我在1993年參與的一次探險揭露了早期一個錯誤的信念。我們在東太平洋海隆上發現了一個重要的熱液噴口生態系統。該系統在幾年前被海底火山爆發摧毀,但它已經重新豐富地定殖。一個博洛尼亞三明治在深海中可能會緩慢腐爛,以至於一年後你仍然可以食用它,但事實證明,深海中的生物過程也可能非常快。
每一項顛覆舊教條的新的海洋發現都強化了一個更大的真理:海洋遠比我們以往任何時候想象的都更加複雜,並且與我們自身的生活更加緊密地交織在一起。例如,在20世紀的大部分時間裡,科學家們堅持認為深海是一個嚴酷、單調的地方,那裡永遠黑暗、溫度寒冷、食物有限、壓力極端——這些條件應該使複雜形式的生命不可能存在。但是,用於觀察、感知和取樣深海的新工具,例如越來越先進的帶有高畫質攝像頭系統的水下航行器,已經證明,最黑暗深處的生物多樣性可能與雨林和熱帶珊瑚礁相媲美。這些任務還進一步揭示,深海遠非千篇一律;就像澳大利亞的袋鼠棲息地和亞洲的虎棲息地一樣,它們是進化上獨特的生物地理區域的家園。
我們開始認識到這些領域與我們自身領域的聯絡有多麼緊密。深海中溫度、鹽度和氧氣濃度等條件以及建立這些省份邊界的洋流和渦流的快速三維變化預計將隨著人類活動的影響越來越深入到地表以下而發生根本性變化。龍蝦已經開始遷移到更深、更冷的水域,並在一年中的不同時間換殼。鱈魚和黑線鱈等具有商業重要性的底層魚類正在向極地遷移,以尋找更合適的棲息地。
我們看到海洋的生物地理邊界既不是不可改變的,也不是超出人類印記的。在研究中,超過一半的哈達爾生物(生活在海洋最深處,超過20,000英尺的生物)的腸道中含有塑膠。多氯聯苯於1979年在美國被停用,並根據2001年開始的斯德哥爾摩公約在國際上逐步淘汰,在極端海底動物的組織中也很常見。
我們也開始瞭解到,深海生命可能有一些東西可以教給我們。深海魚類產生稱為滲透調節劑的生物分子,這些分子允許細胞功能(例如蛋白質的精確摺疊和展開)在超過每平方英寸15,000磅的巨大水壓下不受阻礙地進行。醫學研究人員已經確定,其中一些分子可能有助於治療阿爾茨海默病,該病的特徵是蛋白質錯誤摺疊。此外,解碼控制我們在深海動物中看到的特徵的基因,例如那些可以避免DNA複製、轉錄和翻譯錯誤的基因,可能用於治療癌症和其他疾病。
海洋探索可能推翻的最偉大的正規化是地球代表了宇宙中生命的唯一例子。當火星擁有液態水時,生命可能在火星上存在過,地球和火星過去曾共享噴射物質這一事實意味著我們可能已經交換了生命的基石。但是,地球上化學合成生命的發現,以及最近發現的木星的木衛二和土星的土衛二等衛星冰殼下可能存在13個液態水海洋——這些地方可能離地球太遠,無法在過去與地球共享攜帶生命的物質——提出了第二次獨立產生生命的可能性。如果生命可以在一個太陽系中形成兩次,那麼它就可能存在於我們仰望的任何地方。

