概述
在地球漫长的演化史上,有过许多不可思议的时期。例如,地球上第一次光合作用开始后,地球不是绿色而是紫色;
我们赖以生存的氧气最早出现在26亿年前的大气层中;氧气的出现几乎阻止了生命的发展等等,让人不禁感慨生命的神奇和地球的伟大。
在了解了地球之后,人类将目光投向了浩瀚的宇宙,试图寻找与地球相似的行星,并在其上寻找生命的踪迹。在搜寻过程中,周围是否有稳定的恒星、是否有大气层、是否有液态水是三个关键因素。
因为在我们的潜意识里,生命的成长离不开光,需要光作为能量。地球的光是由太阳提供的,而其他类地行星的光则必须由它所环绕的恒星产生。
地球上的生命起源于海洋,所以如果类地行星上存在生命,那么就一定存在液态水。至于大气层,这并不一定要和地球现在的大气层一样。毕竟,气氛会变的。
如果有人说地球上有这样一个地方,没有氧气,没有水,没有阳光,但生命依然在其中繁衍生息。恐怕没有人会相信地球已经过了生命进化的初级阶段。
几乎所有的生物都趋向于各方面的同化,离不开这三个重要的生存要素。事实上,真的有一个神奇的地方,生活总能找到出路。
莫维尔洞穴
20世纪80年代,罗马尼亚无意中发现了一个用于选址建造核电站的洞穴。
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这个洞穴也将在生命史上留下一个名字——莫维勒洞。乍一看,这个洞穴并没有什么特别之处,但当研究人员进入其中后,却发现里面没有氧气,里面充满了二氧化碳、甲烷和有毒的硫化氢。
洞内完全封闭,看不到任何光亮。人如果没有配备专业的工具,在这个山洞里呆上几个小时就会死。穿过黑暗的通道后,研究人员来到了洞穴腹地。
那里比较开阔,有个洞湖。唯一不变的就是黑暗,仿佛太阳忘记了这里。
一般洞里都有钟乳石,因为山上的水会渗进洞里。
岩石中的碳酸盐溶解于水中,在滴落过程中积聚,最终形成钟乳石、石笋等自然奇观。然而,莫韦勒洞内不仅发现了一块钟乳石,洞壁上还发现了一层厚厚的粘土。
这层粘土具有极强的防水性,任何水分子都无法从外界到达洞穴。洞内唯一的水源就是洞内深处的湖水。科学家从湖中取水进行分析,令他们惊讶的是水中没有食物颗粒。
没有氧气,没有阳光,没有食物,没有高浓度的二氧化碳和硫化氢。看来生命应该在这里灭绝了。生命的意义在于突破。
科学家们在幽深、黑暗、充满毒气和食物匮乏的洞穴中发现了48种生物,其中33种是莫维尔洞穴特有的新物种。对洞穴岩石进行研究后发现,该洞穴已保持这种与世隔绝的状态达550万年之久。
这一发现震惊了全世界,颠覆了我们认为生命离不开阳光、空气和水的传统观念,犹如置身于“外星世界”。可惜的是,莫维勒洞窟内的环境实在是太恶劣了。直到今天,才一百人到达洞窟深处,研究的速度十分缓慢。
传统生态
莫韦勒洞穴破坏了人们对生命的认识。在传统的生态观念中,自然界中的一切活动都离不开太阳,因为重要的光合作用都要利用它的能量。
光合作用是生命进化史上的一个里程碑。早期生命生活在海底火山的温泉附近,依靠火山获取能量。随着地球逐渐变冷,火山活动变得不那么频繁了。
此时的生命需要寻找另一种形式的源源不断的能量来维持其活动,此时阳光已经进入了生命的发展过程。后来,一群真正的细胞学会了利用阳光的能量分裂水分子获得氢气。
然后利用大气中的二氧化碳合成有机物,在这个过程中释放出氧气。我们现代的光合作用已经进入了历史舞台。直到今天,地球上大多数制造商都使用这种模式。
在人类发明太阳能电池板之前,光合作用是捕获和利用太阳能的唯一途径,而生产者释放的氧气是所有生物都不会利用的物质,所以才有了“万物生长靠太阳”的说法。
光合作用也是生命进化史上的螺旋加速器。此后,进化方向开始多样化,多细胞生命相继出现,生命史上的第一次大爆发发生在埃迪卡拉纪。
这为后来的寒武纪大爆发奠定了基础。我们常说的化石能源就是古代生产者吸收的太阳能,只是以不同的形式储存起来。
莫维尔洞穴生态
与传统生态相比,莫维勒洞窟是一个彻头彻尾的叛逆者。它不依赖任何光合作用,因为根本没有阳光,根本没有氧气,有毒气体无处不在。
在这种情况下,生物如何生存?
科学家们发现,虽然洞穴的湖里没有食物,但里面却有大量的细菌。这些细菌漂浮在洞穴死气沉沉的湖水中,依靠吸入二氧化碳合成生命活动所必需的有机物。
而洞穴中的其他生物,如蜘蛛、蝎子、水蛭等,都以这些细菌为食。但是这些细菌合成有机物的能量从何而来呢?事实证明,它们不像植物那样利用太阳能。
他们利用的是化学反应的能量来维持有机物的合成。有毒的硫化氢与二氧化碳之间的化学反应伴随着能量变化。二氧化碳并不是这里唯一的碳源。
洞穴中还有另一种细菌,以甲烷为原料,利用相同的化学反应能量合成有机物。这些被科学家称为“自养生物”的细菌在密封的洞穴中成为了生产者。
经过他们550万年的努力,里面的硫化氢已经与硫酸发生反应,不断侵蚀洞内的岩石,扩大洞的面积。以它们为食的生物也在这个过程中适应洞穴环境。
天生没有眼睛,全身透明,触手很长,活动不快,生长周期长。更令人兴奋的是,研究人员发现,550万年前这里并不存在洞穴动物。
他们中的许多人是在洞穴形成后才来的。最新搬入的居民是一种蜗牛,它在200万年前才到达这里。
科学家因此推测,这个洞穴从一开始就没有被毒气包围、密不透风。
许多动物来到这里的目的是为了躲避灾难。例如,蜗牛出现在200万年前。当时,地球正处于冰河时代,为躲避严寒而深入地下。
这一证据表明,现在的动物出现是后来进化的,生物体可以在没有氧气和阳光的环境中继续进化,为后来研究生命进化打开了新世界的大门。
外星生命的新想法
莫韦勒洞穴不仅为生命研究提供了新思路,也拓展了天文学家的研究领域。在寻找未来可能存在生命的行星时,不再局限于目前的条件,而是可以从不同的方面着手。
外星人的造型不必拘泥于传统的外形,外形可以更加多样化。以前人们想象的地外生命,都是关于地球环境的。人类推测在一颗类似于地球的行星上存在着外星生命。
他们还靠光、氧气和水生活。莫韦勒的生态学告诉我们,生命的进化并不一定完全依赖于这些,尽管它周围环绕着高浓度的二氧化碳、甲烷,甚至有毒的硫化氢。
这种环境仍然可以发展出其他生命形式。为此,天文学家也在积极寻找太空中的外星生命。早期地球也经历过类似莫韦勒洞穴的生态环境。
据研究,大气中最早的游离氧出现在大约26亿年前。
地球大气层一开始也充满了二氧化碳、硫化氢和甲烷,当时的地球大气层非常混浊。
到处都是火山喷发、陨石撞击留下的尘埃,以及阳光照射不到的早期海洋。然而,第一个生命诞生于大约38亿年前。在这十亿多年的时间里,生活的模式一定与今天完全不同。由于长期缺乏化石,这段历史一直是生命进化的断层。莫韦勒洞穴的发现可能会激发科学家探索早期地球生命的演化。
洞穴的未来
洞穴中的自养细菌可以在不依赖太阳的情况下从二氧化碳和甲烷中合成有机物。二氧化碳和甲烷是导致人类头痛的温室气体。
人们掠夺他们的大脑,将他们赶出大气层,让他们恢复到原来的状态。为此,人们节能减排,疯狂植树。现在出现了一种新型细菌,可以吸收大气中的二氧化碳和甲烷,为未来的环境保护提供了可能。
遗憾的是,三十多年过去了,对莫维勒洞的研究进展十分缓慢。一方面,它的环境太过恶劣,人要冒着生命危险才能进入。
另一方面,洞穴已经与世隔绝了550万年,里面的生态已经与世隔绝。人往那里冲会破坏它的原生态。默韦勒太特殊了,全世界仅此一枚,一旦毁掉对科学界来说将是巨大的损失。
莫韦勒洞穴的探索并没有结束。未知的地方还有很多,尤其是里面的湖泊。经过几次潜水,人类并没有获得更多。是否与外界相连一直是个谜。
至于里面的动物,研究还会继续,因为科学家发现里面的一些动物的DNA和外面的同类非常相似,而人类对它们的来历还一无所知。
此外,洞穴中二氧化碳浓度越高,动物的数量就越多,直到今天科学家们也无法解释其中的原因。这个颠覆人类认知的洞穴跨越了550万次,并将在之后继续存在。
结语
生活在地球上的人类已经习惯了阳光、水和空气的陪伴,我们不自觉地认为生命离不开这三个条件。
事实证明,人类对于地球来说还太年轻,对生命的认识还很肤浅。
同样的蓝天上,也有这样一个山洞。它没有氧气,漆黑一片,笼罩在令人窒息的二氧化碳和有毒的硫化氢中。然而,这里的生命依然生机勃勃,550万年以来一直屹立不倒。
我们总是想象外星生活会是什么样子,而莫韦勒洞穴就像是一个我们所不知道的外星世界,颠覆常识,超凡脱俗。人类总是对未知感兴趣。
未来,我们将继续探索莫韦勒洞穴。有一天,可能会在那里发现新的物种。恶劣的环境并不会阻止生命发展的脚步。
生活总能找到自己的出路。
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