深海中,当压力突破二百个大气压的极限,漆黑一片的环境中孕育着怎样特殊的生命体?
在深海,仿佛是沙漠般孤寂的领域中,竟也存在着生命的绿洲。那便是深海热液喷口,犹如沙漠中的绿洲,为冰冷的海底带来了的温度,滋养着周围生机勃勃的生命。其中,铁甲蜗牛成为了这片绿洲的特色。
铁甲蜗牛,体型庞大的蜗牛家族一员,背壳直径达到五厘米。它们居住在印度洋水深达二千七百米的热液喷口附近。其背壳上覆盖了一层由硫铁化合物构成的“铁甲”,这并非普通矿物沉积的结果,而是蜗牛自身炼制生长的产物。
除了这无与伦比的铁质外衣,铁甲蜗牛的腿部也披挂着一层重叠的鳞片,与背甲材料相似,含有大量的硫铁化合物。比起闪亮的铁铠甲,这身“铁鳞片”腹足更为引人注目,因此这种蜗牛得名鳞角腹足蜗牛(Chrysomallon squamiferum)。
那么,这种蜗牛为何能长出如此奇特的铁甲壳呢?与其他蜗牛以菜叶子为食并长出几丁质甲壳不同,铁甲蜗牛有着其独特的生存方式。
特点一:不食五谷却自我成长
在深海热液喷口附近,环境极其恶劣。高浓度的硫化氢(H2S)与低氧环境使一般的生物难以生存。而铁甲蜗牛却选择不进食有机物,而是依赖地上的泥巴和周围细菌提供能量。
为了适应这种独特的生存方式,铁甲蜗牛的身体结构和消化系统发生了显著变化。其消化系统大大简化,胃和肠的体积缩小至仅有普通蜗牛的十分之一。但令人惊奇的是,其食道腺却明显扩大,内部居住着一种特殊的单一细菌群落——γ-蛋白菌。
这种细菌通过氧化硫化氢、铁化物的化学反应产生能量,并将碳元素固定到有机物中,为蜗牛提供必要的营养。这时,蜗牛胃和肠子里主要的物质是类似硫铁化物的颗粒。
特点二:独特的共生关系
更令人称奇的是,这些与铁甲蜗牛共生的细菌不仅存在于其体内,还遍布在其鳞片和腹足上。三种不同的细菌群落——γ-蛋白菌、ε-蛋白菌和δ-蛋白菌——通过蜗牛的粘液附着在腹足上。这些细菌参与了铁鳞片的制作,主要成分包括FeS2和Fe3S4。
与普通蜗牛不同,铁甲蜗牛的腹足因为要抵抗海底喷口的热流和腐蚀性液体而变得格外发达。
特点三:强大的心脏与血液循环系统
为了给这些共生细菌提供充足的氧气,铁甲蜗牛长有一颗体积占身体4%的大心脏。与此其血液循环系统也得到了显著增强。
这颗强大的心脏不仅为身体提供了充足的血液供应,而且其血液循环系统还能输送硫化氢。蜗牛的血红蛋白分子上有与硫化氢结合的特定点位。
这身铁甲不仅仅只是三层结构那么简单。从外到内分别是:含铁矿化层、厚实的有机层和坚硬的钙化层。每一层都有其独特的功能和特点。
面对螃蟹等天敌的攻击时,其他蜗牛可能束手无策。但面对铁甲蜗牛时,无论是钳夹还是扎壳等攻击手段都显得无能为力。
团队通过压头机器测试了铁甲的机械性能。机器逐层穿透铁甲时,通过测量施加在壳体上的力和壳体产生的位移来量化分析其机械性能。
外层的巧妙设计:非均匀的几何界面和细微裂缝都分散消耗了外加能量并吸收了外加势能。