满月蛤的另类生活

你可知道，能让生物在深海热液喷口周围繁荣聚集的生化过程正发生在我们周围……

满月蛤跟普通的蛤类不同，它们食物的来源部分或全部来自于寄生在它们腮内的共生菌。而最为独特的是，这些共生菌并不是像植物那样通过光合作用来获取能量，而是利用周围一些简单的化学原料来获取能量——这种过程被称为化能合成。多位学者近期的研究都表明，化能合成远比我们想象的更为复杂。

上图：图红腹滨鹬一半以上的食物都是满月蛤。

这是一种能让生命在海面以下极深的热液喷口处繁荣发展的生存之道，但不为人知的是，除了在深海的热液喷口，这些依赖化能合成的小生命们已遍布海底。

下图：满月蛤中的化能细菌将腐烂的海草转化为满月蛤的食物，连通了从海草到红腹冰鹬的食物链。

神奇的满月蛤

满月蛤在巴哈马的浅水域很常见，很多人小时候经常到沙滩上捡这种贝壳，但或许从没想过它们是靠吃什么来维持生命的。现在，我们要开始着手研究它们的食物来源，以此推测出它们在当地生态系统中到底扮演什么角色。

1977年，在深海高温喷口附近生存着大量无内脏蠕虫的发现震惊科学界。在没有光线进行光合作用，甚至在没有一点上层鱼类残骸沉下深海的情况下，它们究竟是靠吃什么存活下来的？在美国哈佛大学任教的科林·卡瓦诺当时发表了他的研究：这些小虫子是在共生于它们体内特殊器官的化能细菌的帮助下，利用热液喷口周围的硫化氢作为原料来为自身提供能量。在缺乏阳光的条件下，这些化能合成细菌（后面简称化能细菌）利用硫化氢经过一系列反应最终产生出“黑炭”。直到1983年，卡瓦诺证实了喷口附近的蠕虫确实是以这些“黑炭”作为食物的。

在同一年，在一个能渗出甲烷的海床附近出现了相似的生物集群现象，而这一切同样归功于化能细菌。但是，硫化氢和甲烷不仅仅只在热液喷口和海床上才有，当有机物在低氧环境下分解时，也同样会产生硫化氢和甲烷。换句话说，化能细菌的原料可以通过分解有机物来获取。

不管这些化学物质的来源是什么，通常情况下，分解有机物需要在有氧条件下进行。这让卡瓦诺和其他研究者们意识到，化能细菌在低氧、富含有机物的环境里也能欣欣向荣。从沉积着鲸鱼尸体的深海底部到公园池塘底的泥巴，都可能是化能细菌喜欢的环境。

这些细菌很常见，通常会和动物一起出现。在20世纪80年代之前，生物学家们就陆续发现，化能细菌生存地点上至红树林、泥炭沼泽，下至深海的热液喷口。它们能与多种无脊椎动物共生，小到线虫，大到巨型蛤蚌。这些动物作为化能细菌的避风港，给它们提供了稳定的生存环境;作为回报，化能细菌则为“房东们”提供食物。许多动物十分依赖这些化能细菌，以至于自身的内脏都可能退化或完全消失。

双壳软体动物就尤其喜欢和化能细菌共生。英国的一名软体动物学专家认为：全球总共有数百种依靠化能共生菌的软体动物，至少来自6个不同的家族。一直以来，让人倍感兴趣的是这种共生关系是如何进行的，有人猜测这些化能细菌仅仅在海洋生态系统中扮演了一个非常微小的角色。然而今天，这个猜测被证明是错误的。

每年大约有200万的红腹滨鹬从西伯利亚迁徙到西非毛里塔尼亚一处位于潮区间长满海草的泥滩。这些动物靠吃什么来生存一直以来都是一个谜。最终，荷兰的科学家发现，数量庞大的红腹滨鹬一半以上的食物都是满月蛤。这样看来，满月蛤中的化能细菌将腐烂的海草转化为满月蛤的食物，连通了从海草到红腹滨鹬这条食物链。如若不然，这些海草就会被填埋至沉积物中，大大增加了生态系统所能负担的生物数量。

能量再循环

不过，这并不是自然界中唯一的植物残骸被化能细菌再循环利用的例子。奔腾的河流将内陆植物捣碎，然后冲入大海。但大众普遍认为，只有少量物质进入了海洋食物网。然而，在2009年，英国普利茅斯海洋研究所的科学家发现，一种跟蚯蚓有着亲属关系的，名为寡毛蠕虫的海洋生物，能有效转化这些有机物并造福捕食它们的鱼类和鸟类从而影响海洋中的食物网。最近，德国的科学家们进一步发现，这些蠕虫体内共生着化能细菌，这些细菌和在深海热液喷口处发现的虾、蟹或者蜗牛体内的细菌相同。现在还不清楚蠕虫是如何从这些细菌身上得到好处的，有人猜测这些化能细菌能帮助蠕虫利用大量被冲进海湾的陆生物质。

科学家发现，在新西兰，化能细菌扮演着十分重要的角色。在这里，河流将森林垃圾冲进海湾，产生了大量富含有机物的沉积物，海床上覆盖着一大片白色“垫子”，这是稠密的化能细菌形成的，而能利用化能细菌的蛤蚌们主导着这一带的食物链。

新西兰科学家进行的同位素研究表明，在约50米深处的海床周围，化能合成是小型海洋生物最主要的能量来源，另一方面，这些小型海洋生物又是大型动物的食物来源之一。

正如为无数海洋生物提供食物一样，依靠化能合成的动物也同样能作为人类的宝贵食物。例如，在巴西的巴伊亚海岸上有一个叫町海瑞岛的小岛，当地人从红树林沼泽获取满月蛤作为食物或卖给当地酒店。新鲜的生蛤肉异常地美味。事实上，蛤类例如虎斑满月蛤在整个加勒比海岸都被作为食物，这是源自当地土著的一个传统习俗。

上图：满月蛤

也正是这种满月蛤的贝壳装饰了很多人的婚宴餐桌。但它可不仅仅只是一种食物资源或装饰品。这种蛤类能钻进表面覆盖着水草结根的沉积物中，在里面建立属于它们自己的王国。在荷兰阿尔甘湾国家公园研究海草的同时，科学家注意到这样一个有趣的现象：在更多蛤蚌生长的地方，往往生长着更多的海草。

下图：在更多蛤蚌生长的地方，往往生长着更多的海草。

随后研究团队通过大量现场实验和实验室研究印证了这一发现。她们认为，当海草的叶子腐烂分解之后，沉积物中就会产生硫化氢。这些臭烘烘的气体对海草的根是有毒的，会抑制海草的生长。然而，蛤蚌体内的共生菌却能很好地除掉这些气体。硫化氢越多，意味着化能细菌能提供给蛤蚌的食物就越多，所以水草和蛤蚌能够很好地共生。

海草还能养活很多种动物，包括海牛、海龟、海马等，它还能作为许多有商业价值的鱼类、贝类等生物的“托儿所”。而这所有的一切，很大程度上要归功于那些能利用化能合成菌的蛤蚌。

还有多少其他的生态系统也依赖于这样的化能合成作用呢？或许我们只是揭开了这个领域的冰山一角。有科研人员提出疑问：既然化能合成对于海洋生态系统如此重要，那在其他环境下情况又是如何呢？最近的研究表明，在河流和湖泊中，化能合成同样扮演着重要角色。这样看来，一个在黑暗的深海中发现的现象，现在被证明一直存在于我们后院的池塘里，是不是令人颇为惊讶？

外星人会吃黑炭吗？

关于化能合成的发现远比我们想象的拥有更广泛且重要的意义，这不禁让我们产生了这样的猜想：生命能在地球以外的世界，甚至是完全没有阳光的地方生存吗？

值得我们注意的是，大多数化能合成的过程都需要氧气的参与，所以化能合成还是间接依赖于光合作用的。但这也并非绝对，研究者们发现，一些微生物群落能在完全不需要氧气的情况下制造出所有它们自身所需的“黑炭”。虽然这些微生物在没有可再生能源的条件下，还不能长期存活，但在热液喷口这样水流源源不断的地方却没有一点问题。而且据我们所知，这种热液喷口至少在地球以外的一个世界存在——土卫二：恩克拉多斯。

在地中海地区一处咸水湖近3.5千米深的泥沼中，我们同样发现了似乎不需要氧气就能生存的小动物。然而，要想长期在无氧条件下从有机物中获取其所有自身所需要的能量是不可能的，这意味着，这种生态系统并不足以维持大量的、复杂的生命体的存在，这样看来，在土卫二上找到智慧生命就更不可能了。