蓝色星球2

首先深度的问题，纪录片从海面一直到马里亚纳海沟都有报道，所以最深处肯定是马里亚纳海沟，有一万多米深。但是马里亚纳海沟并不是纪录片描述的重点，纪录片的重点是两种环境：一个是一千多米深的海床，还有一个是两千到三千米深的大洋中脊。

海洋按照深度的分类；从上到下依次是日光区、暮光区、午夜区和深渊（图片摘自Wikipedia）

片子里面不但介绍了这些环境里生物的形貌，还有生物为了适应环境进化出的一些功能。但是实际上对我来说，我最关心的是在这两种环境里，生物是怎么活下去的。

一、

对于第一种在一千多米深的海床那里生存的生物，“大鱼吃小鱼”的道理任然成立，但是“小鱼”它们吃什么就是值得研究的事儿了。能够肯定的一件事是——这里没有植物——水下一千多米深光透不进来，也没办法进行光合作用。纪录片里面也说到了，“雪花”（marine snow）是这里生物主要获取能量的重要方式之一。这种从上层水体持续不断往下落的“雪花”主要是有机物碎屑，而这些有机物包括动物的尸体、浮游植物、原生生物、一些动物的排泄物。在浮游生物和细菌分泌的粘液的帮助下，这些小颗粒慢慢聚集到一起变得越来越大，并且经过数周时间能够长到几厘米的直径，一直到落到海床。

深海中的Marine Snow现象，以及深海中的海参如何依靠它巨大的表面来捕获这些有机物（图片摘自本片）

如果有大的生物残骸能够沉下来，那生活在海床附近的生物就更兴奋了，比如片中讲到的沉到海底的抹香鲸尸体。这种现象叫做鲸落（whale fall）。当鲸类的残骸沉到海床的时候，先会吸引一种鲨鱼。这些饿了快一年了的鲨鱼撕咬抹香鲸残骸的时候，血液的味道会吸引更多的鲨鱼涌过来。同时一些小型的捕食者也会集聚过来，很快抹香鲸残骸周围就形成了一个天然的生物聚集。

“鲸落”现象，为深海海床的生物提供了天然的聚集场所（图片摘自本片）

在这里有一件值得思考的事情，在深海生物密度很小的海床，在短时间里面聚集了这么密集的生物，很多生物肯定是从很远的地方赶过来。所以这些生物是怎样拥有这样敏锐的感知能力？我在搜集资料的时候，查到了一种深海的“望远镜鱼（Telescopefish）”。这种鱼体长约15厘米，有管状的眼睛，就像是望远镜一样。所以可想而知，这种身体特征，可以让望远镜鱼看得更远，所以感知周围环境的范围也就更广。还有一种鱼是片中提到的，头部是透明的大鳍后肛鱼（Barreleye）。它的眼睛也是望远镜状，并且是竖直向上看的。为了提高视野范围，它们的头部也进化成透明的。这种透明的头部，也可能是作为一种透镜，帮助它汇聚光线。
这些鱼通过更强的视力来更远的探测，那其他的鱼是通过什么方法去更广更敏锐的感知呢？

望远镜鱼，管状眼睛帮助它看到更远（图片摘自Wikipedia）

大鳍后肛鱼，管状向上的眼睛和透明的头部，同样帮助它获得更广阔的视野（图片摘自Wikipedia和本片）

二、

另一种生活在大洋中脊的生物群落，它们的生活环境看起来就更加恶劣了。不但深度更深，而且还时不时有火山喷发。这些海底的火山喷发数量是陆地上的三倍之多。但是比较奇怪的是，这里的生物群落反而更加丰富和复杂。
事实上，就是因为这种火山环境，才能有这样丰富的生物群落存在。海底的火山和陆地的火山不同，因为水的存在，岩浆更加容易冷却和固化。并且在这些火山周围会存在大量的热液喷口（Hydrothermal vent），这些喷口喷出矿物，并具备一定的温度（60-464℃），提供了生物生存的环境。

深海热液喷口及周围环境中的化学物质和温度的分布（图片摘自Wikipedia）

在这种环境下，滋生了许多依靠化学化合作用（chemosynthetic）的细菌。因为在海水中溶解了大量的矿物，而这些自养菌会利用这些硫化物，尤其是硫化氢，来合成一些有机物。一些端足动物（Amphipod）和桡足类动物（Copepod）会直接捕食这些菌类。而一些更大型的生物，会捕食一些初级的消费者，形成食物链。

常见的化学化合反应以及发生反应的微生物（图片摘自Wikipedia）

在这个环境里，还有一个重要的组成部分是巨型管虫（giant tube worm）。这些管虫没有口，也没有消化系统，就像寄生虫一样吸收它们组织上自养菌产生的营养物质。管虫红色的冠中包含血红蛋白，这些血红蛋白会和海水中的硫化氢结合，并运输到它体内，提供给细菌。

巨型管虫，组成了热液喷口周围最常见的生态；它与微生物共生，从喷口的矿物中获取能量（图片摘自Wikipedia）

除此之外在这个生物群落中还有大量的甲壳类动物，如片中提到的，包括基瓦多毛怪（Kiwa hirsuta）、霍夫蟹（Hoff crab）、以及白色盲虾（“eyeless” shrimp）。

三、

纪录片最后提到大西洋的 “Lost City” 对于生物起源的研究有很大的启发。实际上，有假说支持生物是从深海热液喷口起源的。一个原因是，深海热液喷口周围的环境和地球早期的环境非常接近。在地球产生的早期，因为大气中有非常多的二氧化碳（温室气体），整个星体都比现在更热。最早的生命从35亿年前开始，但是直到23-24亿年前，大气中才开始含有氧气，所以当时地球上被厌氧细菌主宰。深海热液喷口附近氧气含量很低，温度在80-121摄氏度之间。在其周围生存了大量超嗜热菌（Hyperthermophiles），这些细菌的生活特征是抗热厌氧的，这些特征和地球初期的生命体特征非常接近。另一个原因是，2007年地质学家在发现了14.3亿年前的深海微生物化石，也证明了生物可能会是从海底起源的。（详细内容参考： Origin of Life）
有一个比较有意思的模型解释深海热液喷口对于生物起源的影响，叫做燃料电池模型（Fuel Cell Model）。这个模型把海洋-深海热液喷口当做是一个燃料电池，因为热液喷口的呈现较强的碱性，PH值在11左右；而当时的海洋呈现酸性，PH值在5左右。因为酸碱差异，导致电子迁移，促使氧化还原反应发生，类似于我们现在用的电池。而这些反应造成了能量的流动，使很多复杂的分子在这种条件下产生了。事实上，酸碱性差异引起的化学反应，以及氧化还原反应在生物体中扮演着非常重要的角色。比如在生物体中能量循环起作用的ATP（Adenosine triphosphate），它能在PH值6.8-7.4之间稳定存在，但是在稍微偏移的PH条件下，ATP迅速水解为ADP并释放能量。

燃料电池模型：海洋和地壳构成了电池，酸碱差异和化合物的差异驱使着化学反应不断产生，为生命的诞生提供基础（图片摘自Fuel Cell Model）

从“燃料电池模型”中我们可以知道，从地壳（深海热液喷口）到海洋有酸碱差异、温度差异以及氧化还原的差异，导致地壳到海洋有一个稳定的梯度，引起不断的化学反应，生成新的化学物质，从简单到复杂，从小分子到大分子，并渐渐形成最初的生命体。有研究报道了最初细胞形成的猜想（On the origins of cells）。地壳（深海热液喷口）主要是高温、碱性、富含还原性化学基的环境，在FeS、NiS等矿物的催化之下，还原性的化学基（包含CH4、NH3、CO等）形成复合碳结构合，并进一步形成氨基酸、糖类等。这些分子都是生物体必须的成分。更多的生物分子，导致RNA和DNA的大量出现，而这些分子的出现也就为之后最原始的生命体的出现提供条件。

生命演化的示意图

从化学元素形成细胞的基本过程：也是因为地壳和海洋的差异，在热液喷口周围很容易形成大量基本的有机物，加上各种矿物的催化和进一步的反应，逐渐形成复杂的有机物

附1：拍摄区域
这集所提到的地点包括从一开始南极洲的“Antarctic Sound”下潜，到后来南美洲沿海，一直到墨西哥湾；之后从太平洋的马里亚纳海沟，到南太平洋大洋中脊，再最后到达大西洋的“Lost City”，几乎各个角落都有他们详细的拍摄。

拍摄的深度主要集中在1000米上下的范围内，这个范围内太阳光是几乎穿透不到的。如果没有拍摄组在这个区域内活动，这里基本一直都是黑暗的，除了一些生物的荧光。而且，在这个深度，海水的压强会达到我们地表正常大气压强的100倍，而水的温度会在4℃左右。
Wikipedia: Deep sea