这种“红伞白竿”不仅剧毒，而且生长在数千米深的海底。深潜器“阿尔文”号前往加拉帕戈斯大裂谷热液喷口区进行探索。这个团队中有地质学家、地球化学家和地球物理学家，但没有人考虑过这项任务是否需要生物学家。

深潜器阿尔文的早期版本|WikimediaCommons

一英里深的发现

的确，当时谁会想到黑暗、高压、寒冷和贫瘠的深海会富含生物群系呢？因此，当研究人员到达“阿尔文”号上的热液喷口时，都被眼前的景象惊呆了。热液就像一个烟囱，不断的喷出黑色的物质。“烟囱”孔夫子周围约50米的范围内，盛产着白蛤、褐贻贝和紫章鱼等，其中不少已经超过了常规规格。它就像一座水下城市，充满生机，与百米外冰冷荒凉的深海常规景象形成鲜明对比。

热液喷口处有生机勃勃的世界|MARUM/WikimediaCommons

在没有阳光的地方，仅靠水体上层偶尔落下的“馅饼”显然无法维持这么多生命。那么，他们靠什么生存呢？当“阿尔文”采集的水样打开时，研究人员闻到一股臭鸡蛋味——那是硫化氢的味道。

热液喷口主要分布在地壳运动活跃的大洋中脊。在那里，当海水渗入地壳裂缝并被炽热的岩浆加热时，海水会通过热液喷口向上喷射，然后返回大海再次冷却。当海水在地壳内被加热时，海水中的硫酸盐被还原成硫化氢，这就是热液喷出水样富含硫化氢的原因。

热液喷口喷出由硫、氧化铁和硫氧化细菌组成的白色碎屑，故俗称“吹雪机”|俄勒冈州立大学/Flickr

热液喷口生态系统简直就是科学世界的新大陆。在此之前，人们认为在没有阳光的深海中，没有生产者通过光合作用固定能量和合成有机物，生物不可能大量聚集。热液喷口生态系统的存在反驳了这一观点。硫氧化细菌是热液喷口生态系统的主要生产者，通过硫化物的氧化固定能量和合成有机物。即使在没有阳光的深海中，生命也能繁衍生息。

热液喷口附近的地表布满了螃蟹和其他生物|A.D.Rogers/WikimediaCommons

生物群落的发现比他们最初探索的热液喷口更让研究人员感到惊讶。在一个新的热液喷口，他们遇到了一种他们以前从未见过的生物。这些生物长约40至50厘米，上端呈鲜红色，下端呈白色。它们密密麻麻地排列在热液喷口的“烟囱”周围，随着海浪轻轻摇曳，像花朵一样。因此，研究人员将这个热液喷口称为“伊甸园”。这些奇妙的生物其实是一种巨大的管状蠕虫（Riftiapachyptila），它和我们熟悉的蚯蚓一样都属于环节动物。

红白相间的巨型管虫|NOAA/WikimediaCommons

伊甸园的花

在热液喷口中，硫氧化细菌是主要的生产者，一部分会被消费者直接吃掉，另一部分以形式为消费者提供营养的共生。随波逐流的巨型管虫就是这样获益的。

巨大的管状蠕虫就像海底的花朵|NOAA/WikimediaCommons

巨型管虫的身体结构非常简单。它们没有嘴、没有胃、没有肠、没有消化器官，因为它们不需要它们。这与它们的共生行为有很大关系。昆虫体内有一种叫做“营养体”的结构，与之共生的硫氧化细菌就生活在其中。这些细菌化学合成产生的一些有机物直接被巨型管虫吸收。硫氧化细菌和巨型管虫之间的关系总体上是平等互惠的。细菌为巨型管虫提供营养，它们也有相对稳定的居所。

巨型管虫的内部结构及如何获取营养|AlfHakonHoel/WikimediaCommons

硫氧化菌需要氧气、二氧化碳和硫化氢作为化学合成的原料，但它们生活在巨型管虫体内，没有办法“出去买”。因此，巨型管虫需要一种结构来捕捉细菌的“家常菜”原料，这就是它鲜红色的羽毛状冠冕。

巨管虫的羽毛状鳃冠|OregonStateUniversity/WikimediaCommons

羽毛状鳃冠的鲜红色来自巨型管虫血液中的血红蛋白，它和我们人类的血红蛋白一样，可以输送氧气。巨型管虫的血液在鳃冠中流动，从海水中吸收氧气、二氧化碳和硫化氢，输送到营养体，再输送给硫氧化细菌。

除了虫体本身，白色的虫管也是巨管虫非常重要的一部分。巨型管虫的虫管由几丁质（甲壳素）构成，就像蟹壳和虾壳一样，为虫体提供非常重要的保护。除了负责吸收原料的鳃嵴外，昆虫身体的所有其他结构都蜷缩在昆虫管内。每当巨型管虫感到危险地靠近时，鳃冠就会迅速缩回蠕虫管中，只留下一根光秃秃的白色管子。

鳃冠快速缩回虫管|蒙特雷湾水族研究所（MBARI）/Youtube

记得多带甲醛溶液和酒精1977年的调查发现，着实让“阿尔文”号和母舰地球科学家们目瞪口呆。众人既兴奋又担心：除了一名学生随身携带的少量甲醛溶液，以及沿途从巴拿马购买的伏特加外，他们并没有携带任何用于保存生物样本的化学试剂。不仅如此，对于常规海洋无脊椎动物样本的保存，少量的试剂就足够了。然而，大多数热液生物的个体都非常庞大，一只贻贝可达20至30厘米长，这需要大量的试剂。真是让人哭笑不得。最后，依靠这些甲醛溶液和伏特加，研究人员只带回了少量的生物样本。

胡安德富卡海岭（JuandeFucaRidge）的海底热液喷口，周围环绕着另一种巨型管虫Ridgeiapiscesae|OceanNetworksCanada/Flickr

受资金紧张等多种因素影响，直到1979年，“阿尔文”号才满载生物学家返回加拉帕戈斯大裂谷的热液喷口区。在这里，生物学家采集了更多的热液喷口生物样本，甚至还看到了高达2米的巨型管虫！正是因为这些生物学家的积极参与，人类才对热液喷口生物的营养特性有了更深入的了解。

大开曼岛以南的“毕比热液喷口场”（BeebeHydrothermalVentField）|Wünderbrot/WikimediaCommons

热液喷口生态系统被发现后的深海研究人们仍在孜孜不倦地探索着未知的海底世界。迄今为止，研究人员已在深海中发现了700多个热液喷口区，收集到590多个新物种。而远在陆地上的研究人员也在努力分析深潜器收集到的生物样本。生活在高温、高压甚至剧毒（富含硫化物）环境中的生物能否为揭示生命起源提供参考，让我们拭目以待。