奧秘探索

地下也有生命嗎

在地下深處,太陽光完全到達不了。以前人們認為在這樣黑暗、無氧、高溫、高壓的環境裏,是沒有生命的。然而,現今人們發現,大量的生命存活於地下深處,此生物圈的主角就是微生物。這些生物的生存不依賴太陽能,而是利用地下的熱能。

地下的生命世界

以往人們所認為的生物住所,也就是生物圈,主要都是在陸上或海中。在地上有接受太陽能進行光合作用的植物和以植物為食的各種動物。海洋中也有利用太陽能生長發育的各種水生植物,以這些植物為食的魚類和其他各種生物。追根究底,這些生物都是靠太陽能生存的。

最近幾年的研究發現,有多到令人驚訝的微生物種類,悄悄地並且大量地生活在過去被人認為環境嚴酷、絕對無法生存的地底深處,此處沒有光線,沒有氧氣,隻有高溫和高壓。這些微生物多數完全不需要太陽能,它們會利用地球內部的熱能來合成它們所需的有機物。這種生活方式推翻了我們以往的常識,或許可以說,它們是一種新的生命形態。

此外,一般認為在地下深處岩石和地層縫隙裏生活的微生物中,有從太古時期就被封在地下,就這麽一直存活下來的微生物。若人們對地下微生物進行調查研究,說不定可以找到生命的共同祖先,甚至生命起源的線索,並且在特殊環境的微生物當中,也有可能找到具有分解有毒物質或合成有用物質等功能的微生物種類。

為何探索地下微生物

地下的溫度會隨著愈來愈接近地球內部的地核而升高,從地表往下每增加1000米深,溫度約上升20~30℃。目前生物生存溫度的最高記錄是113℃,專家估計生物的最高生存溫度可達120~150℃。因此,即使地下5000米處也可能有生物生存。陸上的生物圈再多也隻有30~100米的厚度。此外,占地球表麵70%的海洋平均水深也不過3800米。由此可知,地下生物圈是如何巨大了。

有人對地下微生物的生物量進行估算,結果令人驚訝。地下生物圈可能比我們目前所知的陸上及海洋生物的生物量更多,即地下生物圈可能是地球最大的生物圈!在這個地球上,現在還有幾乎尚未開拓的巨大生物圈。

地下生物圈不隻是大,而且還是與現今的生物觀念完全不同的“另一個新世界”。與地表不同的特殊環境中生存的微生物當中,或許有具備現在尚不知道的特殊功能的微生物。現在已發現能分解原油及一部分農藥的微生物,分解二氧化碳的微生物以及具有各式各樣特殊的微生物。探索這些具有特殊功能的微生物,也是地下生物圈研究的目的之一。

最重要的是,地底下有自己合成有機物作為養分而不依賴太陽光能源的生物。這樣的生物說不定是在生命誕生時,地球還沒有氧氣,且高溫、高壓的時候所殘留下來的。地下可以說是生物演化的“時間膠囊”,像是“地底的加拉巴哥群島”。

專家認為,地下深處的環境與生命誕生時的環境大致相同,因而研究地下生物也相當於研究生命誕生時的生物。

不管怎麽說,隨著科學技術的發展,我們有理由相信:生物學家們一定會給我們一個驚喜的!

物種的滅絕之謎

一隻碩大的長毛象跌進瀝青池裏,竭力掙紮,要脫離險境。因恐懼與憤怒交集而發出陣陣吼聲,打破盆地的沉寂。“斯劍虎”和“更新統狼”三五成群地在泥土堅實的池邊走來走去,相對狺狺咆哮,等候著美餐一頓。大兀鷹在上空盤旋,張開二十英尺的翼展,耐心監視垂死的獵物。一隻斯劍虎比其餘的大膽,或饑餓難忍,朝掙紮中的長毛象撲去。它撲到象的身邊滑了下來,就有前爪抓緊象身,可是兩條後腿已經陷入池中。

在蘭喬來布拉喪生的動物又添了兩支。它們不再掙紮時,棲息在獸屍上的一隻兀鷹,把一隻翼浸入池裏,結果也成為陷阱的另一個誘餌。

距今四萬至一萬年前,上次冰期快要結束時,在現今加利福尼亞州貝佛裏山東麵威爾希爾大道那段“奇跡的一裏”地方,上述的情景常常出現。現在,黏性的瀝青依然從岩石的天然裂縫滲出地麵。不再有斯劍虎、長毛象、更新統狼到那裏喝瀝青上麵的池水了。現今隻見有燕子、鴿子和野兔。

從一七六九年八月三日起,歐洲人才注意上述地方,那天卡斯柏?德波托拉寫下這樣的話:“我們在一條良好的道路上走了三個鍾頭。道路的右邊有一片片瀝青沼澤,那種瀝青叫做‘查柏波特’。這種熔化了的物質,從地下冒出來。我們為這種物質會不會引致地震而辯論。”

那些瀝青沼澤下通地下油泉。在上一次冰期氣候稍為潮濕時,瀝青沼澤的表麵積滿了水,誘使口渴的動物自尋死路。它們到這個地區喝水時,走到瀝青池邊,一失足就給黏性的瀝青纏住。它們掙紮嗥叫,引來食肉和食腐屍的鳥獸,而那些鳥獸也給瀝青纏住。結果那個陷阱又增添了新餌。

上一次冰期快要結束時,洛杉磯盆地的情況,跟歐洲人初到加利福尼亞時大致相同。每年平均雨量隻比現在多幾英寸,野生的樹木從山腰稍低處蔓延到平地,形成一個稀樹草原。天空一片朦朧,成因不是煙霧,而是在溫度逆增中受困的霧和霾。目前這種溫度逆增常使刺目的煙霧籠罩著整個盆地。在野生動物方麵,古今情形卻完全不同。

任何一個動物群落,總以食青草和樹葉的食草動物占多數。例如,美洲獅是食肉動物,每十天八天需吃一頭鹿,鹿顯然必比美洲獅多得多。在古代自然環境中,這是正常的現象。可是從瀝青池中發現的數以百計的獸骨來看,這個比率剛好相反。

那裏的食肉哺乳動物與食草動物的數目,是十與一之比。鷹、鷲、隼、禿鷹、兀鷹等鳥類占七成半。大批食肉動物看見有容易到口的食物就走到瀝青池去,也因此而自墮陷阱。結果,池中最常見的化石是斯劍虎、更新統狼和郊狼。還沒發現過恐龍的遺跡,因為在蘭喬來布拉的瀝青池形成前七千萬年左右,恐龍就已絕了種。

在蘭喬來布拉,最引人注意的哺乳動物當然是長毛象和身軀較小的乳齒象。約在二百萬年前,長毛象越過連接亞美兩洲的陸橋(今日的白令海峽)到達美洲,很快就散布整個大陸,後來繁衍了不少變種。在加利福尼亞南部最壯碩的一種是特大長毛象,有的站著時肩高十三英尺。瀝青池中的長毛象遺骸極少,大概由於它們氣力較大、智力較高,或是因為數目較小。乳齒象及其同種移居美洲的時期比長毛象早了一千五百萬至二千萬年,軀體比長毛象細小,頭顱特長,頜間或有小牙。

照熟悉美非兩洲野生動物的人看來,大懶獸似乎是最古怪的動物。這種臃腫笨重的動物用四足行動時,身高四英尺開外。南北美洲經過六千萬年分隔後又再連接起來,大懶獸便從南美洲遷徙到北美洲去。大懶獸的足部和四肢構造奇特,因此步態也怪異。

大懶獸的祖宗是南美洲的樹懶。樹懶為了適應環境,習慣於倒懸在樹枝上。有些大懶獸被迫離開樹林進入平原後,適應了平地生活。不過,扭曲的足部再也弄不直了,保留著祖傳的“卷曲”形狀,用前足的趾節和後足的外側走路。這種走路姿勢使它的四肢骨骼發生變異,在哺乳動物中獨具一格。蘭喬來布拉地區有三種大懶獸,但有些古生物學相信,該區並不是大懶獸的慣常棲息地。喪生瀝青池中的大懶獸,可能隻是路過那裏停腳去喝水。

該區還有一種罕見的食草動物,就是駱駝。體形跟現代駱駝大致相同,腿部則稍長。一般人都不知道,駱駝原是北美洲土產,沒多久前才移居歐亞大陸。駱駝科動物的第一代祖先始於四千萬年前。

其他大食草動物都是大家熟悉的,計有馬、野牛、鹿等。從前的野牛比現代的同類稍大,其中一些巨型的,兩角相距最遠可達十二英尺。

許多食肉動物是現代森林和平原的常客,例如狐、獾、臭鼬、鼬鼠、美洲獅、黑熊、灰熊等。這些動物從古至今沒有多大改變。

最令人噴噴稱奇的食肉動物,可算是斯劍虎。已知最大批斯劍虎化石是在蘭喬來布拉山土的。斯劍虎從前必曾群集那裏爭吃困在瀝青池中的野獸。至於它們是否以捕捉有活力的野獸維生,古生物學家的意見還未一致。它們在蘭喬來布拉地區獵食的野獸,都是贏弱的、幼小的、垂死的、帶病的和老耄的。它們後腿較弱,前腿粗大。大犬齒如軍刀般銳利。這些特征適宜殺死弱獸和撕割獸屍的腐肉。

所有斯劍虎都很能適應自己的生活方式,體形和官能等等自始就一直沒有改變。常言道:“模仿是最誠摯的恭維。”這句話用於斯劍虎無疑是恰當的。在一般哺乳類時代中,幾次出現過這樣的情形:純種貓科動物也適應了斯劍虎的生活方式,成為冒牌斯劍虎。南美洲有過一個時期,一切食肉的哺乳動物都是有袋動物(用以盛放它們的幼獸)。那裏的有袋斯劍虎幾乎消滅了北半球的各種同類。在大多數人心目中,提到蘭喬來布拉就想到斯劍虎,原因也許不隻是數目多,而且是外來的異種,還有猛獸的稱譽(或許名不符實)。

更新統狼的數量比斯劍虎更多。在加利福尼亞南部,它們成千上萬的聯群出沒。體形比大灰狼略小,從前有過極悠長時間,它們遍布北美各地。發現更新統狼化石的地區,東而遠至肯塔基州,南麵遠至墨西哥城。從狼腿長短的比較可知。更新統狼不及現代的大灰狼跑得快。又從成千上萬隻葬身瀝青池中可知,狼群有腐肉可吃時就吃。古代郊狼也曾在洛格磯盆地出沒,還常到半喬來布拉。這種郊狼跟現存的郊狼要到亞種分類時才稍有差異。郊狼嗥叫是美國西部常聽到的聲音。

在各瀝青池發現的化石中,有兩種食肉動物由於體形大而特別惹人注意,但是發現的數量極少。一種是巨大的貓科動物,身體構造跟美洲豹相似,但是雄性的比現存最大的貓科動物還大四分之一左右。在上一次冰期快要結束的期間,這種健壯的動物無疑是當時最強的猛獸。

蘭喬來布拉的鳥,除了兩種以外,其餘似乎都屬於現在常見的種類,隻有專家才能辨別其差異。其中許多種類及其同種現今仍在附近棲息。例外的兩種:一是加利福尼亞州現已絕種的來布拉鸛;一是類似禿鷹的兀鷹。

兀鷹已知是古代最大的飛禽,翼展不少於十二英尺。這種食腐鳥葬身瀝青池的數目之多,使人想像到從前滿天都有兀鷹盤旋。

“古代的死亡陷阱”從前大概是一個不中看、不中聽、臭氣衝天的地方。這裏有種類繁多的動物遊**,愛好大自然的人把它視為樂園;瀝青池奪去了那麽多動物的性命,人道主義者會為之傷心。然而,這個陷阱使人們有難得的機會見到古代情況,大概絕不會再有別的地方比這裏更好了。

今天,蘭喬來布拉的中心是個縣立公園,占地二十三英畝,以捐贈人阿倫?漢考克命名。阿倫的祖先是加裏福尼亞最早的居民,在一八七五年因開發瀝青礦而發現第一批來布拉化石。現在,許多瀝青池已填平了,其餘未填的則用柵欄圍起來,以免家畜和兒童走近依然滲冒瀝青的坑。公園由洛杉磯縣立博物館管理。園中保留著一個作展覽用的瀝青池,還沒有導遊員。公園當局正在進行玻璃纖維仿製該區絕了種的動物以供展覽。

現已製成幾隻長毛象、斯劍虎等。希望將來仿製出六十件動物模型,重現更新世的環境,使觀眾對往日野生動物留下富有教育意義的深刻印象。

沒有人真的想急凍一隻象。向急凍食品工業的人請教怎樣急凍大象時,這個問題也會引起他們的好奇心。提出這個問題隻是因為我們已經發現許多急凍大象。有些象肉還保持新鮮,我們當然想知道是怎樣凍藏的。

地球上約有七分之一陸地是長年冰封的,形狀像一把大鐮刀環繞著北極海、位於歐洲、亞洲、阿拉斯加、加拿大、格陵蘭等地的北部地區。這片地帶的“永久凍土”,大部分都鋪著一層叫做腐泥的土壤。這層腐泥在夏季時解凍。腐泥通常由泥漿或淤泥構成,但也含有成分甚高的黑色有機物質,全部和冰凍結在一起。

從腐泥裏掘出的動物,有的肢體完整,有的殘缺,種類繁多。其中有一九七六年發現的一隻幼長毛象,保存得極好,還有不少長毛象、毛犀牛、野馬,以及一隻生有利齒、形如現代虎的巨虎。在阿拉斯加,還掘出了大野牛、狼和美洲獅。

這些動物在什麽時候、為什麽和怎樣會在北極凍土裏急凍了呢?真令人費解。

西方的科學家最初知道有這些驚人的動物標本時,許多人隻認為,那是萬千年來“跌進冰裏的野獸”。有些人認為,野獸不可能跌進堅硬的冰裏,可是因為瑞士爬山者確有跌落冰種裂罅的慘事,這些人也就無話可說了。

不過後來查明,在發現急凍野獸的西伯利亞地方,除了幾座的高坡上之外,完全沒有冰川。此外,沒有在山區裏發現過急凍獸屍,發現的地點總是在比海麵稍高的平原上。何況,還有人指出,發現的急凍獸屍都不在冰裏。全部都是在腐泥裏發現的。

有人又認為,野獸掉進河裏,被水衝走,順流而下,到達三角洲或河口灣,然後留在那裏被一層層淤泥掩蓋起來。這種說法似乎合情合理,可是後來查明,獸屍不是在三角洲或河口灣發現,而是在河穀間整個凍原地帶的各高地上發現的。

其後,所謂“泥漿說”流行起來。凍原有某幾種黏土的泥漿,人的雙腳陷下去就拔不出來。俄羅斯科學家認為,幾英尺深的黏泥可以陷住一隻長毛象,暴風雨來襲時,便把它永遠凍藏在黏泥裏。不過,無論什麽事都會有人唱反調,有關凍藏野獸的解釋也非例外。他們指出,從來沒有發現過冰凍獸屍是給這種特別的黏泥黏住的。

那麽,從北極泥土裏掘出的那些野獸是怎樣凍死的,難道沒有證據證明嗎?

約六十年前,西伯利亞北部畢萊蘇伏加河邊發現一具長毛象屍體,象頭伸出地麵。這具獸屍舉起一隻前足,姿勢像蹲著。頭部多處被狼咬得露出骨頭,但其餘大部分還很完整。

最重要的是,唇、口腔和舌都保存得很完好。在舌上和牙齒問還有死前嚼著的食物,顯然是來不及吞下去。食物中有肥嫩的苔草和青草,更有趣的是還有金鳳花。

這具獸屍不可能整個夏季躺在那裏(甚至到今天,這個夏季還開金鳳花),然後到了冬季又凍藏起來。這樣的話,在凍藏前,大部分屍體必已腐壞,或已被食腐動物吃掉。凍肉的過程,並不如想像中那樣簡單。想要保持肉質不變,必須把肉快速冰凍。如果冰凍得慢,細胞裏的水分就結成大型晶體,把細胞脹裂,肉也就逐漸腐壞。

在華氏零下四十度,急凍一隻死火雞需時二十分鍾,半邊牛需時三十分鍾。這些隻是去了皮毛的肉,而不是渾身軟毛的活長毛象。它軀體龐大,而且體溫與其他大型哺乳動物差不多。

除非氣候極為寒冷,長毛象體內中心部分總會有段時間保持相當溫暖,大概足使獸肉開始腐爛。同時,獸肉冷卻得很慢,大型冰晶便會在細胞內形成,脹裂細胞使獸肉變壞。但在大多數急凍的長毛象還沒發現過這兩種情形。其中一隻用放射性碳測定代年法測出,其年代約為一萬年。在腐泥裏發現的獸屍,多半肉質保持得非常新鮮。這些獸肉仍為狗、狼所喜愛。俄羅斯一群古生物學家嚐過肉味後,未發生不良後果。長毛象肉排曾冰藏運往倫敦,供給皇家學會會員食用。此外,幾項研究都說明,長毛象並非原產於北極區的動物。在北極冬季環境中,也不能繁育。印度象是長毛象的近親,大小也差不多,每天要吃幾百磅食料才僅足果腹。在北極地帶,一年中有六個多月根本沒有東西可吃。

但那裏有過成千上萬的長毛象。在畢萊蘇伏加長毛象的口裏和胃裏,還發現小金鳳花、苔草和青草。金鳳花即使在華氏四十度也不能生長,每天陽光不足也不能開花。因此,若不是長毛象冬天住在北極區以南,每年短短的夏季向北移徙一次,就是今天發現象屍的地方,在象死的時候較為暖和。又說不定這兩種可能情況都有。

由此可以想像出一幅奇異的情景:一大群肥碩的巨獸,聚集在陽光燦爛的草原上,吃盛開的金鳳花。不知怎的,有幾隻突然死去。其中一隻就是畢萊蘇伏加長毛象,死時沒有受傷的痕跡。口裏還留著一些食料,而且冰凍得極快,體內細胞保存了萬年之久。

古代北極地帶氣候發生過突變?有沒有科學證據可以用來解釋畢萊蘇伏加長毛象的命運呢?

或許有。在格陵蘭和南極地方,已經發現一些植物化石,其中有些植物全年天天都需要陽光才能生長。目前,在兩極地帶,冬季六個月時間不見太陽。憑這一點就證明,過去某個時期,若不是兩極的位置和現在不同,就是今天兩極一帶的陸地以前是在其他地方。