熱泉噴口

熱泉噴口附近温度非常高，可達到300 ℃以上，而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等，與地球形成時熱泉噴口區具有高温、高硫化氫、低含氧量、低pH的環境條件，而且波動又特別大，噴口時而還冒出有毒的金屬硫化物沉澱。能夠適應這種環境的生物種類並不多，熱液區90%以上的物種是這類生境特有的物種，生物數量多、物種多樣性不高是熱液區的一大特點。

深海熱泉泉口附近均會發現各式各樣前所未見的奇異生物，包括大得出奇的紅蛤、海蟹、血紅色的管蟲、牡蠣、貽貝、螃蟹、小蝦，還有一些形狀類似蒲公英的水螅生物。即使在熱泉區以外像荒蕪沙漠的深海海底，仍出現了蠕蟲、海星及海葵這些生物。

海底熱液區的環境非常特殊。熱泉在冒出地面時，在出口處形成了類似煙囱外形的石柱，而從煙囱當中湧出的熱液温度很高，最高可達400°C。在熱液的出口區有大量的硫化氫。如此高温高濃硫化氫的環境，本應殺死不少常識範圍內的生物，可相反，熱液噴口的生物們卻需要這樣的環境來養活。這主要得益於大量在這裏生活的能氧化硫的細菌。這些細菌能夠氧化熱液當中的硫化氫並獲得能量，然後還原二氧化碳，將其轉變為有機物質。

1988年，美國科學家在研究太平洋西北部的熱泉噴口時，發現了一羣剛毛蠕蟲——海鱗蟲，這種蟲子的牙齒看起來像一隻強壯鸚鵡的喙和一台割草機的組合體。起初，科學家們認為海鱗蟲是兇猛的食肉動物，用其有力的牙齒咬住獵物，將獵物撕成碎片。然而，海鱗蟲的牙齒的功能更像是穀物聯合收割機，嘩啦嘩啦地“收割”生活在熱泉噴口附近密集的細菌“地毯”和單細胞生物。它們那可怕的嘴可由內向外翻轉，這樣更易捕獲獵物。慶幸的是，它們只有2到3釐米長，傷害不了人類。

在光線根本無法到達的深海熱泉，海鱗蟲附近的生態羣落不能通過光合作用獲取能量，因此，只能從熱泉的化學過程中獲得所需物質。因此，除了收割獵物，剩餘的其他時間，海鱗蟲過着一種簡單的生活，以生活在自己背鱗之間的共生菌為食。共生菌能利用熱泉口水流中的礦物質，為海鱗蟲提供營養和能量 ^[1]  。

20世紀70年代，科學家們在美國東南部海底發現了一系列的熱泉噴口，那裏的温度高達幾百攝氏度，帶有豐富礦物的水從海底流出。此外，他們還發現了一個全新的生態系統。其中一種主要的生物是長達3米，身體為紅白兩色的蠕蟲，它們大規模聚集在泉口周圍生活。

蠕蟲身居長管裏，它們帶有許許多多毛的嘴巴則在熱水中盪漾。這些毛顯現出紅色，這是由於血紅蛋白的含量較高，使得在熱泉周圍生活的蠕蟲更容易吸收氧氣。而圍繞着蠕蟲的管由糖類物質和蛋白質組成，可保護蠕蟲的柔軟身體不受高温噴泉和高強度化學物質的影響。

蠕蟲的內部解剖結構和外部結構一樣不尋常。管狀蠕蟲的營養體是一種含有細菌的特殊器官，而細菌與蠕蟲是共生的，細菌能將蠕蟲所吸收的氧氣和熱泉中的礦物質轉換成能量。蠕蟲最奇怪的一個特點是，它們身體上缺少一個開口來排出廢物。事實上，它們不會生產許多廢棄物，而所生產的一點廢棄物都儲存在體內——也就是説，它們從來沒有大便過。

有一種蝸牛叫鐵鱗蝸牛，生活在高温的海底熱泉噴口處而進化，渾身被金屬包圍，稱作鋼鐵蝸牛，粉絲部分是它們的身體。

生命的起源可能與熱泉生態系統有關，這是20世紀70年代以來，部分學者提出的觀點。20世紀70年代末，科學家在東太平洋的加拉帕戈斯羣島附近發現了幾處深海熱泉，在這些熱泉裏生活着眾多的生物，包括管棲蠕蟲、蛤類和細菌等興旺發達的生物羣落。這些生物羣落生活在一個高温（熱泉噴口附近的温度達到300 ℃以上）、高壓、缺氧、偏酸和無光的環境中。首先是這些化能自養型細菌利用熱泉噴出的硫化物（如H₂S）所得到的能量去還原CO2而製造有機物，然後其他動物以這些細菌為食物而維持生活 ^[2]  。迄今科學家已發現數十個這樣的深海熱泉生態系統，它們一般位於地球兩個板塊結合處形成的水下洋嵴附近。熱泉生態系統之所以與生命的起源相聯繫，主要基於以下的事實：

（1）現今所發現的古細菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的環境中，這種環境與熱泉噴口附近的環境極其相似；

（2）熱泉噴口附近不僅温度非常高，而且又有大量的硫化物、CH4、H2和CO2等，與地球形成時的早期環境相似。由此，部分學者認為，熱泉噴口附近的環境不僅可以為生命的出現以及其後的生命延續提供所需的能量和物質，而且還可以避免地外物體撞擊地球時所造成的有害影響，因此熱泉生態系統是孕育生命的理想場所。但另一些學者認為，生命可能是從地球表面產生，隨後就蔓延到深海熱泉噴口周圍。以後的撞擊毀滅了地球表面所有的生命，只有隱藏在深海噴口附近的生物得以保存下來並繁衍後代。因此，這些噴口附近的生物雖然不是地球上最早出現的，但卻是現存所有生物的共同祖先。