海底巨型管虫的生存秘笈
东太平洋海隆
东太平洋海隆是位于东太平洋的一条深海山脊,也是地球上最长的海底山脊之一。在这样的深海环境中,阳光无法触及,水压很高,水温极热,水中有毒物质很多。然而,巨型管虫却能在如此严苛的环境中活得很好。这是为什么?



巨型管虫
巨型管虫的长度可达1.8 米,身体是深红色的柱状体。巨型管虫没有消化系统,但依靠与自己体内的活细菌之间的共生关系而活得很自在。这些以数十亿计的细菌通过碳固定来供养自己,也供养巨型管虫。那么,什么是碳固定?
碳固定
碳固定就是把二氧化碳转变为糖等有机物的过程,也是保持生物圈运转的主要过程。根据环境的不同,包括可得到的能量不同和碳的来源不同,生物体进化出了不同的新陈代谢策略。
像植物这样的生物体进行光合作用,也就是使用阳光提供的能量,把二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧。
虽然阳光照不到深海,但深海火山活动“烧”出的热液从海底热液喷口涌出。这些高温热液里的硫化氢具有能量,巨型管虫则会运用这些能量,与共生细菌一起来进行碳固定,从而推动自身的生长和代谢。因此,巨型管虫属于一种自养生物。
生存秘笈
大多数自养生物都使用单一的碳固定通道来维持自己的生存。但巨型管虫拥有两条碳固定通道。在最近的一项研究中,科学家从东太平洋海隆采集巨型管虫样本,并且在模拟自然环境的情况下孵化巨型管虫。他们发现,巨型管虫的两条碳固定通道是平行运行的——根据环境条件的不同,这两条通道发挥的作用不同,且相互补充。并且,巨型管虫还有其他代谢系统分别与这两条通道协作。如此一来,巨型管虫的碳固定效率很高。
实用意义
这项新研究对生物技术很可能有实用意义。科学家可根据巨型管虫的两条碳固定通道原理,来开发更有效的碳固定方式,从而更好地保护生态和提高农作物产量。此外,通过了解类似碳固定通道的运作原理,科学家也能更好地了解生物体怎样演化出代谢多样性,以及生物体怎样适应极端环境。
