在传统的生物学认知里，地球绝大多数的深海区域，本该是毫无生机的生命禁区。深海平均水深能达到4000米，阳光根本无法穿透这片黑暗，没有光合作用就意味着食物链失去了最基础的源头，再加上深海里数百倍的大气压、接近冰点的低温，怎么看都不是生命能存活的地方。
但这一认知，在1977年被彻底打破。当时一群科学家乘坐“阿尔文”号潜水艇前往东太平洋进行常规的海底地形考察，却意外撞见了颠覆认知的景象：海底裂缝中不断涌出滚烫的热液，温度甚至能达到400摄氏度，因为深海极大的压力，这些高温水依然保持着液态，也就是我们常说的“黑烟囱”。而在黑烟囱的周围，竟然聚集着密密麻麻的生物，两米多长的管状蠕虫、通体白色的螃蟹、形态怪异的鱼类，让在场的科学家都十分震惊——在没有阳光和植物的深海，这些生物到底依靠什么生存?
最终的答案，是我们此前从未重视过的化能合成作用。地球内部的热液从海底裂缝喷涌而出，携带了大量的硫化氢和甲烷，一部分特殊细菌进化出了独特的能力，它们可以通过氧化硫化氢获取能量，再利用这份能量将二氧化碳转化为有机物，这一过程就像陆地上植物的光合作用，只不过植物依靠阳光，这些细菌依靠硫化物。
就这样，一条完全脱离太阳的深海食物链建立了起来：细菌通过化能合成制造有机物，小型生物以细菌为食，更大型的海洋生物再捕食小型生物，一个繁荣的生态系统，在漆黑的深海里延续了上千年。在此之后，科学家又在墨西哥湾、日本海等海域发现了冷泉生态系统，冷泉并非温度极低，而是水温与周边海水相近，甲烷和硫化氢会从海底缓慢渗出，其生存原理和热液生态系统相似，同样依靠细菌的化能合成支撑整个生态，如今全球已经发现近百个冷泉区，每一个都是深海里的生命绿洲。
在这些特殊的生态系统中，生活着许多颠覆我们认知的奇特生物。管状蠕虫是其中最具代表性的物种，它们没有嘴巴，也没有消化道，根本无法像普通动物一样进食，身体里共生着大量硫氧化细菌，二者形成了紧密的共生关系：细菌负责生产食物，蠕虫为细菌提供生存场所和所需原料，这种共生模式彻底改变了我们对生物个体的理解。这些管状蠕虫最长能长到两三米，成片聚集在一起时，就像一片绚烂的海底花园。
还有一种鳞脚螺，生存方式更是奇特，它的足部覆盖着一层由矿物质构成的鳞片，相当于给自己穿上了一层铁甲，科学家研究发现，这层鳞片是硫化铁混合物，这种能在体表“镀铁”的能力，在整个动物界都十分罕见。
这些深海生物还刷新了极端环境的生存纪录，部分热液生物可以承受近400摄氏度的温差，从低温海水游到高温热液区也毫发无损，它们体内的蛋白质和酶系统经过特殊进化，不会像普通生物一样遇热变性。还有一些深海贻贝，体内共生着多种不同的细菌，相当于拥有了多重食物来源，即便生存环境发生变化，也能顺利存活。更让人惊叹的是它们的寿命，部分管状蠕虫寿命超过250年，冷泉区的深海贻贝也能存活百年以上，在能量匮乏的黑暗深海，它们选择放慢新陈代谢，用极致的节能方式，度过漫长的一生。
深海热液与冷泉生物的发现，不仅仅是生物学上的突破，更为寻找外星生命提供了全新的思路。它让我们明白，生命的顽强远超想象，只要存在液态水和能量来源，生命就有可能诞生。这一结论让天文学界备受鼓舞，太阳系中的木卫二、土卫二，冰层之下很可能存在液态海洋，海底也大概率有热液活动，既然地球深海能孕育出不依赖阳光的生命，这些冰下海洋或许也存在着未知生物。目前美国宇航局已经计划发射探测器，前往木卫二探寻冰下热液喷口的踪迹。
从科学意义上来说，热液和冷泉生态系统，彻底拓宽了人类对“宜居环境”的定义，生命不一定需要温暖的阳光、适宜的温度，在极端、黑暗的绝境里，生命依然能绽放出强大的生命力。
如今，我国的科学家也在积极投身深海热液与冷泉的研究工作，“蛟龙”号、“深海勇士”号等深海探测器，多次下潜到相关区域，带回了大量珍贵的样本和观测数据。就在去年，我国科研团队还在南海冷泉区发现了全新的深海物种，揭示了冷泉生物适应极端环境的新机制。
不得不说，生命的魅力永远让人惊叹，在我们以为绝无可能的黑暗深海，生命用最独特、最坚韧的方式，书写着属于自己的奇迹。
参考文献
[1]广州海洋地质调查局.广州海洋局在海底冷泉和热液区研究方面取得新进展[EB/OL]. (2025-06-30).http://www.gmgs.cgs.gov.cn/gjgczx/kycg/202506/t20250630_792223.html.
[2]北京大学地球与空间科学学院.地空李艳团队与合作者揭示热液硫化物矿物倍频效应点亮深海光合生命[EB/OL]. (2025-06-25).https://sess.pku.edu.cn/info/1291/5003.htm.
[3]国际科技创新中心.海洋所团队搭载“蛟龙”号完成南海两处冷泉喷口综合探测任务[EB/OL]. (2025-04-11).https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/kcrbx2024/202504/t20250412_201411.html.
[4]青岛蓝谷.蓝谷院所动态|青岛海地所“深海冷泉、热液极端环境研究”专辑在《海洋地质与第四纪地质》正式刊出[EB/OL]. (2026-01-09).http://qdlg.qingdao.gov.cn/lgdt/zwyw/202601/t20260109_10440111.html.
[5]广州海洋地质调查局.广州海洋局研究人员发现冷泉环境专有腹足类新物种[EB/OL]. (2025-06-09).http://www.gmgs.cgs.gov.cn/cgkx_4315/202506/t20250609_790226.html.
[6]中国科学院海洋研究所.海洋所首次揭示深海热液动物“以毒攻毒”独特适应机制[EB/OL]. (2025-09-16).http://qdio.cas.cn/2019Ver/News/PicNews/202509/t20250916_7969134.html.
[7] Amend J P, McCollom T M, Hentscher M, et al. Catabolic and anabolic energy for chemolithoautotrophs in deep-sea hydrothermal systems hosted in different rock types[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2011, 75(20): 5736-5748.
[8]中国科学院海洋研究所.海洋科学综合考察船“科学”号：中国科学院海洋研究所在甲壳动物适应深海热液、冷泉环境分子机制方面获新进展[EB/OL]. (2024-08-13).http://www.qdio.ac.cn/kexue/kkcg/202408/t20240813_671954.html.
[9]腾讯网.热液硫化物矿物倍频效应点亮深海光合生命| NSR[EB/OL]. (2024-07-04).https://news.qq.com/rain/a/20250704A05NJK00.
[10]广州海洋实验室.国家自然科学基金共享航次计划重大科学考察航次“冷泉生态系统生物多样性与维持机制”2025年科学考察任务圆满完成[EB/OL]. (2025-08-08).https://www.gmlab.ac.cn/xwzx/sysyw/202508/t20250808_837024.html.
本文作者：邵赵璐、王晶晶。
支持单位：海洋负排放(ONCE)国际大科学计划、厦门大学碳中和创新研究中心。
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