不要小看这些海洋生物…它们才是地球上最大的氧气“制造商”

海中盛产小小的漂流生命——浮游生物,它们或悬浮或漂动,漫无目的地在平静的海下世界移动着。

它们的位置和它们的行为很大程度上取决于它们飘荡其中的水的性质:取决于它是暖还是冷——这个属性则既和纬度相关,又与深度相关。它们漂浮在一个三维宇宙之中,虽然咸度或高或低,压力或大或小,海水的化学性质是良性或奇怪,光线或明或暗(在千米以下是完全没有光的,永远是一团漆黑,只有一些微弱的闪光,比如发光生物发出的光芒,和发着橙色闪光的小萤虫)。

然而,在每个区域,从沿海水花四溅的富氧水域,到一片冰冷、一团黑暗、压力巨大的深海海沟,几乎无一例外存在着生命,而且大部分是微观生命,人类对大部分依然一无所知。

谁也不会想到,地球上最大的生产者来自于海洋,而且是一种个体极小的原核生物,同时很可能是这个星球上数量最丰富的物种。对于它们的存在,我们直到1986年还一无所知。直到那一年,人们才首次在大西洋中发现了这种生物。

1986年,麻省理工学院一位年轻的研究员佩妮·奇泽姆(Penny Chisholm)和一位来自伍兹霍尔研究所的同事罗布·奥尔森(Rob Olsen)乘坐一艘科考船从科德角出发去往百慕大,作为船上试验,他们带了一台通常用于医院里测定血液的,叫作”流式细胞分析仪”的机器。此装置的原理非常简单:一束激光照射试管,通过其中快速流动的液体,然后检测器捕捉悬浮在流动的液体中、肉眼不可见的微粒所分散和偏转的光。两位研究员甚至都不知道这台机器能不能在船上工作;如果它可以的话,他们预计能够找到大量某种他们已知的、特定的蓝绿藻的样本。

他们没想到的是,这台设备将显示出无数甚至更加细微的、椭圆形的生物,直径大约6微米,只有人头发丝的两百分之一。这种此前不为人所知的蓝绿藻类,被命名为”原绿球藻”(Prochlorococcus),是一种非常特殊的海洋超微型放氧光合自养原核生物。

放在电子显微镜下检查,就能发现它们在小小的生命活动中纳入了一种叶绿素,使它们能吸收二氧化碳,从海水中提取微量的氧,而那些氧气之后会逃逸到大气中。

单个原绿球藻产生的氧气量微不足道;但佩妮·奇泽姆计算出,原绿球藻的总量巨大得难以想象——在仅仅1立方厘米的水中,就有10万个原绿球藻——它们很可能是这个世界上单一物种数量最多的生物,总共产生了无可计量的氧气。

这种蓝绿藻——原绿球藻,很可能是这个星球上数量最丰富的物种。它最早于1986年被发现于大西洋的马尾藻海。这些微生物利用它们的叶绿素b,产生了多达全球大气中五分之一的氧气。

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它们喜欢生活在温暖的海洋中,主要在约北纬40度和南纬40度之间的海洋中漂浮着,或者说是在纽约和里斯本北部连线以南,布宜诺斯艾利斯和开普敦连线以北之间的区域。

它们生活在那里,心满意足地待在食物链的底端,等待着被小虾吃掉,小虾又被小鱼吞食,这样一层层递进,直到进入最贪婪的掠食者——人类的口中。或许应该说,它们其实是食物链的基层,尽管很难想象在大海还能有比它更小的东西存在,但奇泽姆博士认为,原绿球藻再一次展示了自然界让科学”自叹不如”的无限力量,大自然完全有可能再次让人们惊叹。

1986年以前,我们不知道有这样的生物存在;现在它则被人们认为可能是地球上——或者说,海洋中——最常见的生物,而且对陆生生物的生存起着至关重要的作用。

为了形象体现这种生物的重要性,可以说,每个人每呼吸五次,就有一次吸入了海中创造的氧气,具体地说,就是原绿球藻创造的氧气。因此,如果原绿球藻遭受了什么灾难,所有需要氧气的生命都将岌岌可危。自原绿球藻被发现后的20余年以来,人们做了大量的研究,探寻有什么东西会伤害它以及如何伤害它。具体来说,研究人员一直试图确定海洋变暖是否会限制其吸收二氧化碳的能力,妨碍其产生氧气。

事实证明,目前为止,原绿球藻似乎在愉快地应对全球变暖。它喜欢温暖的海洋,能在其中欣欣向荣。海洋温度的增加很可能导致原绿球藻的范围扩大到新的温暖水域,超出现今的两条40度纬线——其后果,不仅会使向外进入大气的氧气增加,而且可以增加对大气中已经存在的二氧化碳的吸收。

如今,温室气体的扩大排放严重困扰着人类,而原绿球藻这样的发展可能会起到平衡作用,这真是很诱人,但又完全天马行空的想象。

原绿球藻范围和数量的扩张很可能是地球自我调节机制的一部分,这对詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)著名的“盖亚理论”至关重要——

他认为,世界可被视为一个自给自足的生命,能够改变自己的方式,来应对变化的环境。这种奇怪的微生物可能比人们起初认为的要更加珍贵:它不只是提供了我们呼吸所需的空气,而且还在以某种方式处理着我们最危险的污染物。不过,这还只是个空想,没有直接证据,仍然需要进行大量的研究。

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