第一百九十三章深海古菌

“當然有人認爲,所謂"地下王國"純屬荒謬之談。但是,倘若真能解開這個"謎",人類必將進入真正的"新世界"。要說服凡人接受這種觀點目前只能拿出一些間接的證據,直接的證據不可能立即拿出來,因爲深入高原地下需要由朝廷牽頭,調動大量人力物力進行鑽探。

爲此,人類在20世紀60年代爲開始了兩大壯舉,一個是美國人登月,另一個就是美國提出的深海鑽探計劃。1957年,美國科學家W.H.蒙克和H.H.赫斯倡議用深海鑽孔穿過莫霍面,以研究地幔的物質組成,這就是“莫霍計劃”(MOHOLE)。該計劃於1961年在美國加利福尼亞灣外試鑽,接着在墨西哥西岸外鑽到了玄武岩,以後雖因多種原因中途夭折,但爲深海鑽探積累了經驗。

1964年,由美國斯克裡普斯海洋研究所等五個單位聯合發起組成“地球深層取樣聯合海洋機構”(JOIDES),並提出了深海鑽探計劃,1965年在美國東海岸的布萊克海臺試鑽成功。1966年6月,斯克裡普斯海洋研究所從美國科學基金會接受任務,籌備開展一項以淺層取樣爲目的的深海鑽探計劃(DSDP)、技術上受JOIDES指導。由有動力定位設備的“格洛瑪·挑戰者”號鑽探船負責鑽探。

1968年8月,“格洛瑪·挑戰者”號首航墨西哥,深海鑽探計劃正式開始。它用五年半的時間完成了三期鑽探計劃。同時發現了一個讓人們匪夷所思的世界。這裡沒有陽光,海底的火山的岩漿噴口使得地表是沸騰灼熱。正是這樣特殊的環境創造了許多最稀奇古怪的水下生靈,比如有種6英尺長的蟲子,身上佈滿了紅色的血管,可是它卻沒有消化器官;全盲的白色螃蟹和短腳的蜂窩蝦有着不可思議的本領,它們憑感覺就可以辨別正確的方位去取暖和覓食。這些深海異形所生存的封閉環境和地球上其他物種的非獨立生態系統完全不同。他們甚至發現了古菌……那是目前生物地球化學研究的熱點之一。所謂古細菌就是遠古時代特殊生態環境下生活的細菌,其生活習性和化學組成都很特殊。它適合生活於高溫、高鹽和缺氧的環境。細胞壁不含肽聚糖;細胞膜的脂類與其他任何生物都不一樣;RNA聚合酶和核糖體中的一種蛋白質都和真核細胞相似而和原核細胞不同。它們可能是原始地球形成初期古老細菌的代表,保持了古老的形態,很早就和其他細菌分道揚鑣。所以,有人依據平行同源基因構建的“Cenancestor”生命進化樹,認爲生命的共同祖先Cenancestor是一個原生物。

原生物在進化過程中產生兩個分支,一個是原核生物如細菌和古菌,一個是原真核生物,最原始的真核生物的直接祖先,很可能是一種異常巨大的原核生物,體內具有由質膜內褶而成的象內質網那樣的內膜系統和原始的微纖維繫統,能夠作變形運動和吞噬。以後內膜系統的一部分包圍了染色質,於是就形成了最原始的細胞核。中國貴州甕安地區的陡山沱組磷塊巖中保存有完美的多細胞生物化石,它們爲解決複雜多細胞生物演化的關鍵問題提供了直接的證據。甕安地區的陡山沱組磷塊巖沉積在距今大約6億年左右,正是複雜多細胞生物開始繁盛的時期。早在20世紀90年代,科學家就報道過甕安生物羣中的紅藻化石、早期動物胚胎化石,以及類似早期珊瑚的刺細胞動物化石。對這些化石的解釋一直存在爭論,有的科學家提出,甕安生物羣的動物胚胎狀化石可能是單細胞真核生物,甚至可能是細菌。之後,科學家在加蓬的弗朗斯維爾意外發現了大批保存完好的生物化石,根據對其周圍沉積物進行的測算,這些化石已有21億年的歷史。這些罕見的古老生物化石長度在10釐米到12釐米之間,堪稱“大化石”,科學家分析認爲,它們既不可能是原核生物,也不可能是單細胞真核生物。

之後的進化過程中細菌和古菌首先向不同的方向進化,然後原真核生物經吞食一個古菌,並由古菌的DNA取代寄主的RNA基因組而產生真核生物……最後是萬物之靈的……人。從進化的角度,如果把地球的年齡比喻爲一年的話,則原生物約在3月20日誕生,而人類約在12月31日下午7時許出現在地球上。

古菌不僅能在岩漿地熱的高溫、強酸、鹼性條件、高鹽度、缺氧等極端條件下存在,而且能在普通海洋環境中存活。在這些細菌中有一種最抗熱的菌株在105℃繁殖率最高,甚至在高達113℃也能增殖。深海極端嗜熱和產甲烷細菌,備受人們關注,因爲它位於生命進化系統樹的根部附近,對它進行深入研究,可能有助於我們弄清世界上最早的細胞是如何生存的問題。由於該計劃執行以來取得了顯著成果,因而蘇聯、聯邦德國、法、英、日等國相繼加入JOIDES,深海鑽探計劃進入國際合作的新時代,即大洋鑽探國際協作階段(IPOD),又稱“國際大洋鑽探計劃”。IPOD是深海鑽探計劃的第四階段,它繼續延用DSDP的航次和編號,1975年12月第45航次開始了國際大洋鑽探計劃的鑽探活動,重點研究洋殼的組成、結構和演化。

深海鑽探的許多發現具有深遠的意義。特別是證實了地質歷史上曾不止一次出現區域性的或全球性的偶然事件。和《塔納赫》所述的大洪水、世界末日等足以構成證據鏈。這些事件發生在極短的時間內,引起了急劇的環境變化,並保存在沉積記錄中。深海鑽探資料爲這些變化提供了證據,如地中海變幹事件和白堊紀末期生物絕滅事件等,奠定了如今的古海洋學。但是,深海鑽探也證明,實際情況要比原來的設想複雜得多。日本海溝、馬裡亞納海溝等均未發現足夠規模的增生楔形體。事實迫使人們另作解釋,於是有“陸殼下曳”或“構造侵蝕作用”模式的提出。在這樣的活動邊緣,沉積物隨板塊潛入地幔,陸殼因洋殼的俯衝拖曳而下撓,並常因殼下侵蝕作用而使陸殼變薄。

同時,那可是美蘇爭霸春秋,上世紀70年代,蘇聯實施了龐大的大陸科學深鑽工程,其科拉超深鑽孔深達12262米,在9000米深度附近發現了富含金的岩石。德國於1987年至14年實施了舉世聞名的計劃,發現8000米以下存在大量的含礦熱滷水,有着很強的現代地質作用。發現了另一種嗜鹽細菌,它能在極端地鹽環境下生長和繁殖,特別是在天然地鹽湖和太陽蒸發鹽池中生存。由滲透勢原理可知,高鹽溶液中的細胞將失去更多的水分,成爲脫水細胞。而嗜鹽細菌可產生大量的內溶質或保留從外部取得溶質的方式來維持自身的生存,日本人也緊隨其後。

同樣,早在二十年前,中國重整旗鼓的地學界的科學家和工程技術專家就提出應採用科學鑽探的方法進行地學研究,並開始進行前期的資料蒐集和信息研究工作。國際地學界認爲,中國具有全球意義的世界級科學鑽探場址有三處,即世界屋脊、大別蘇魯超高壓變質帶和阿爾金大斷裂。遺憾的是,由於對世界屋脊和阿爾金大斷裂的研究程度不夠等原因,短期內實施科學鑽探條件尚不具備,因此,中國第一口大陸科學深鑽選在大別蘇魯超高壓變質帶。

所謂超高壓變質岩層帶,是指數億年前由於地殼運動,原本處於地表的岩層向下俯衝到地幔深處,在高溫高壓的作用下變質,然後短時間內從地底重回地面。這種特殊岩層的發現,被公認是繼板塊學說提出以來,地球科學研究領域取得的重大突破性進展之一。經過中外地球科學家十餘年的廣泛調查和論證,一致贊同在江南北部東海縣毛北村實施科學深鑽。1999年9月27日,國家計委批准了中國大陸科學鑽探工程立項建議書,同意在江南省東海縣實施一口5000米鑽孔的科學鑽探工程。

2001年6月25日,在江南省東海縣毛北村的科鑽現場,高高的井架開始發出轟鳴,中國大陸科學鑽探工程的科鑽一井正式進行鑽進。2005年3月8日,科鑽一井在堅硬的結晶岩中成功鑽進到地下5158米時勝利完鑽。在中國大陸科學鑽探主孔5000米不同巖性的鋯石中,普遍存在柯石英和超高壓礦物包體的組合,並且在區域3800平方公里範圍內以及多個4001000米深衛星孔不同巖性鋯石中,均普遍有相同的發現,表明蘇魯地區曾發生大陸地殼三維空間巨量物質深俯衝至100公里以下地幔中的壯觀地質事件。地表岩石在上下100公里這麼巨大的尺度上,上下穿插,難道不會形成空洞嗎?難道不會把地表的植物和海水帶入空洞嗎?爲此,很多人認爲不能把高原地下5000米到1萬米深處的構造,簡單的理解爲象普通石塊那樣是實心的。

學者攤攤手,事實上,國際上一直認爲,鑑於中國的地下鑽探一直處在保密中,很可能現在的世界屋脊已經被鑽透而直通幽暗地域了。是的,基於以上科技成果,我認爲,既然《山海經》所描繪的牛形地區不在地面上,就很可能在世界屋脊和帕米爾高原的地表五公里以下。爲簡單起見,我把這兩個高原合稱爲牛形高原,或只稱爲世界屋脊。

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