1977年2月,俄勒岡州立大學的海洋地質學家傑克·科利斯和兩名船員在加拉帕戈斯群島附近海麵以下1.5英裏處巡遊。他們乘坐阿爾文號深海潛艇—一種特別為適應深海條件設計的潛艇—尋找著在前一年被遙感探測出來的熱液噴口,他們希望能近距離地觀察熱液噴口。這些噴口是海洋底的巨大裂口,是噴出滾燙熱水的海底間歇泉;這些水因與地下岩漿接觸而被加熱,從泉口噴出,與海洋冰冷的海水混合在一起。

很快,地質學家以及船員們就發現了這些噴口,與此同時,他們還發現了更奇怪的東西,在它們的周圍聚集了一整套繁盛的生態係統,其中包括巨大的蛤蜊、巨型管蟲,甚至還有白化的螃蟹,這些生物都生活在徹底的黑暗中。這些生命的發現是他們意料之外的,因為他們此時處於海麵以下八千英尺的位置,而海麵以下二千五百英尺處的壓力就足以壓垮一條核潛艇了。生物學家曾以為在這樣深的洋底應該沒有生命。事實上,當時的普遍觀念認為:生命隻能在相對較窄的溫度區間和壓力範圍內存活,而熱液噴口係統遠遠超出了這些範圍。

科利斯對噴口生態係統的這一發現,被看作“生命起源研究”的一大重要時刻。因為這使很多人懷疑:熱液噴口會不會是生命誕生的地方。當科利斯回國以後,首次提出這一想法時,卻被認為太過可疑,因而被大多數期刊拒絕發表。十多年之後,它才得到了人們的接受。

科利斯並不是獨自一人提出這個想法的。他與俄勒岡州立大學的幾位同事(約翰·巴羅斯和研究生薩拉·霍夫曼)討論之後才想到了它。引導他們得到這個想法的是:除了能量豐富,熱液噴口還具有許多對生命來說可能有益的特點。例如:在滾燙的噴口和周圍寒冷的海水之間的溫度差,可能有利於特定的化學反應發生,這種化學反應可能催生生命誕生過程中所需要的複雜的化學物質。另外,這樣的係統包含了高濃度的甲烷、氨和氫。有機生命前體分子—也就是“構成生命的基本材料”—可能就形成了。

1979年,三位研究者合著了一篇文章,細述了這一熱液噴口假說。他們認為這是對生命起源討論的一個重要的貢獻,但是他們很快發現,他們的科學同行似乎並不同意這一點。一流的科學期刊《自然》和《科學》都很快地拒絕了熱液噴口假說,其他編輯也同樣認為該假說太過離譜,不值得認真考慮。

這一理論被否決的原因在於,熱液噴口假說明顯違背了當時主流的“原始湯”模型。該模型為生命想象了一個“溫和”得多的起源。在這一理論中,有機分子最初形成於早期地球富氫的大氣中,隨後撒落進海洋裏,在溫暖的海水中混合在一起。這一過程就像配料被放進小火慢燉的湯裏一樣,最終結合在一起形成活的細胞。

20世紀20年代,俄羅斯的生物化學家亞曆山大·奧帕林和生物學家J.B.S.霍爾丹[65],就這一理論分別提出了不同的版本。但是該理論地位的真正穩固,是在20世紀50年代初,諾貝爾獎獲得者化學家哈羅德·尤裏和他的研究生斯坦利·米勒開展了一項實驗。實驗中,他們將自己所認為的,構成了地球早期大氣主要成分的甲烷、氫氣和氨氣混合,並向混合氣體中放出了一道火花(以模擬閃電)。他們發現:裏麵果然很快形成了諸如氨基酸等有機分子。

米勒—尤裏實驗的結果似乎極大地確認了原始湯模型,而且,基於實驗的成功,米勒不容爭辯地成了接下來幾十年裏生命起源研究的領軍人物。他教過的學生後來都攜著該模型的“聖經”,來到一流的大學工作,繼續擴展米勒的影響力。

因此,當各個期刊將熱液噴口假說的文章寄給同行評議時,它仿佛一頭撞在了這一原始湯信徒們構成的學術牆上。對這些信徒來說,所謂生命有可能出現在像海底熱泉這樣劇烈和動**的環境中的想法顯然很荒謬。米勒和他的徒弟們對這篇文章發起了猛攻,他們主張熱液噴口極高的溫度會造成有機分子迅速分解。他們還指出,今天的熱液噴口係統依賴於氧氣,而氧氣在生命最初形成時還不存在,因為氧氣隻在後來才由地表進行光合作用的有機體製造出來的。另外,米勒極為維護他作為生命起源研究領軍人的地位的這件事眾人皆知—這對該文章也沒起到什麽好作用。

1981年,科利斯的這篇文章,最終還是發表到了一個寂寂無聞的期刊《海洋學報》中。本來它可能就永遠停滯在這一步了,但是出人意料的是,它吸引了一些研究者的注意,並且開始流傳,獲得了一些支持者—這還是網絡時代之前的事—因此,正如地質學家羅伯特·黑曾事後講述的那樣,雖然米勒和他的徒弟們試圖抵製它,但文章的複印件仍然在研究者之間傳遞開來。

更多人對該文章感興趣的原因在於:一些地質學家開始對原始湯模型產生了疑問。他們的研究表明,地球原始大氣並非由甲烷、氫氣和氨氣構成。相反,它主要由火山噴出的氣體:氮氣、二氧化碳和水蒸氣構成。有機分子不會在這一條件下輕易地形成,這顯著地弱化了原始湯模型的說服力。對地質學家而言,熱液噴口假說似乎像一個可能的替代理論。

當米勒和他的徒弟們意識到熱液噴口假說在吸引人們的注意時,他們發起了激烈的反攻,嘲笑它為一時的流行風潮,並且繼續強調噴口太熱了,生命沒法在那裏誕生。米勒甚至對《發現》雜誌的一位記者說:“熱液噴口假說是個真正失敗的理論。我不明白我們為什麽還要討論它。”

然而,米勒這群人依舊沒法阻止,米勒這群人沒法阻止證明科利斯假說正確性的發現不斷湧現。如海洋地質學家意識到傑克·科利斯發現的熱液噴口不是唯一的一個。類似的熱液噴口係統分布在整個大西洋和太平洋海底的洋脊沿線,它們代表一個廣袤、此前未知的環境,有可能在早期的地球上已經存在。

熱液噴口假說的支持者同時指出:“噴口極深的位置其實可能對早期生命來說是一個優點,而不是缺點,因為任何最初的生命形式都會在此免受地表的危害,如小行星撞擊和紫外線輻射。”

但是,局勢向他們這邊扭轉過來的關鍵一步,發生在這之後。受到熱液噴口生態係統啟發的生物學家們,開始去其他地方尋找“極端微生物”,或稱在極端環境中繁盛的有機物。他們最終在各種地方都找到了它們,它們就存在於人們能想象到的最看似不可能的環境中:南極洲結凍的冰層,南美洲極度幹燥的阿塔卡瑪沙漠,甚至在地下深達7公裏的岩石中。

在最驚人的極端微生物中,有一種叫水熊蟲的生物。從深海到山巔,這些顯微鏡下有八條腿的小生命,幾乎生活在地球上所有的環境中。有研究顯示,它們可以在幾乎完全脫水的情況下,或在高達150℃(300F)的溫度下,甚至在太空的真空中生存。它們可以輕易地從一場能把全人類毀滅的核災難中幸存下來。

這些生命力極強有機體的發現,顛覆了原始湯模型認為理所當然的舊有假設:生命是脆弱的。事實上,生命並不脆弱。它能夠找到辦法在很大範圍的溫度和壓力條件下繁榮發展,這暗示它或許起源於一個我們認為致命的環境中。到20世紀90年代,越來越多的人意識到了這一點,這使熱液噴口假說被當作生命誕生一種可能的情形被廣泛接受。同時,這一現狀令米勒這群人十分錯愕。

當然,一種可能被接受的答案,與被當作生命起源謎題的答案並不是一回事。兩者相差甚遠。說起來,這一問題的答案似乎比任何時候都離我們更遙遠。自20世紀80年代以來,研究者樂於考慮的可能的地點範圍,正在穩步地擴大。荒蕪的沙漠有可能誕生生命嗎?或者,充滿海水的冰凍的極地裂縫以及高溫的火山間歇泉,有可能誕生生命嗎?再或者,第一個細胞是否有可能在數英裏深的地下岩石的氣孔中形成呢?如今,所有的這些猜測都有支持者,不少人甚至支持外星起源說。要知道,此前人們長久以來一直認為生命肯定誕生於某個溫和的環境。正是受生活在1.5英裏深洋底的巨型管蟲和白化螃蟹的啟發,才得到的熱液噴口假說首先挑戰了這種固有的觀念。