海底下面有生物并不稀奇，陆地底下不也有蚯蚓吗？不错，但是深海里发现的，是在直到海底下面上千米的岩石和地层里进行着另一类新陈代谢的微生物，它们构成了海底下的深部生物圈。
深海底下沉积物里有微生物，这早就知道，也并不意外。上世纪五十年代调查船在太平洋底取沉积物柱状样，结果确实有微生物，只是向下变少，最深的一根样柱8m长，底部已经几乎没有细菌，由此推想大洋底下也就是顶上几米沉积物有细菌。六十年代晚期，美国“阿尔文号”深潜器有一次出事故，下沉1500m，人员都安全逃出，但是带下去的午餐却深沉海底。奇怪的是过了10个月以后返回原地，发现午餐保存得都还不错，足见深海海底细菌并不活跃，因而科学家们猜想微生物在深海底下的分布是很浅的。
挑战这种观点的是大洋钻探。七十年代起，已经根据深海沉积孔隙水中与
的含量和同位素，发现井深一二百米处还有细菌在活动，由细菌活动造成的
氧化、
的生产和氧化作用，在全大洋都普遍存在。然而带来决定性转折的是1986～1992年间太平洋区的5个航次，每次都在大洋深部的沉积岩芯中发现微生物，其中最深的是在日本海，发现在海底以下518m的深处还有细菌，只是各处钻孔中微生物的丰度都从海底向下急剧减少，从近表层每立方厘米的10亿多个，减到500m深处的1000多万个。
大洋钻探在太平洋的发现，唤起了学术界对海底下面微生物群的注意：在海底以下的深处，居然还有巨大数量的微生物生活着，甚至深海玄武岩里还有细菌生活，构成现在我们所说的“深部生物圈”。为此，英国《自然》（Nature）杂志发表点评文章时，还配了幅漫画，把海底孔隙里微生物的“生活”，形象描绘为边打扑克边抽烟的“底层生涯”。确实，深部生物圈住着地球上“最底层的原住民”，但是它们的生活绝没有漫画里画的那样逍遥。无论是海底下面深部生物圈里的微生物，还是热液口的微生物，都属于黑暗食物链，但是热液口的微生物能够通过化学合成作用自己制造有机物，属于“自养”生物；而深部生物圈的微生物被封存在地层孔隙微小的空间里，只能依靠地层里已有的有机物实行“异养”。它们的新陈代谢极其缓慢，但“寿命”极长，要以多少万年来计算。读者也许会羡慕它们的长寿，可是在这种环境下的微生物，基本上处于休眠状态，“生活质量”无从谈起。尽管如此，微生物也总得有最低限度的能量和修补细胞的物质，此外，这些微生物也总得进行繁殖。它们的繁殖速度如何？有人推测细胞分裂的周期起码得上千年，但这也只是猜想，所有这些都是学术上的未解之谜。
深部生物圈的规模多大，至今并不清楚。这里包括两个问题：一个是深度，一个是数量。近十年的大洋钻探，极大地拓展了对深部生物圈的了解。2010年在贫养的南太平洋环流区钻探，发现一亿年来所有深海沉积层里，都可以有微生物生存。2012年，日本制造的全球最大的钻探船“地球号”（ChIkyu）在日本南边水深1200m的深海，发现在洋底以下2500m、2000万年前形成的含煤层里还有大量微生物生存。钻探大洋基底的岩浆岩，在上地壳的玄武岩、下地壳的辉长岩，甚至由地幔岩风化形成的蛇纹岩里，都发现了微生物。看来与其说深度，不如说温度才是限制微生物分布的下界。现在已经知道发现微生物的深海热液口的最高温度是120℃，而海底下面深部生物圈的微生物至少能适应40-60℃的高温，至于更加确切的温度界限，有待进一步的钻探检测。
多年来，对深部生物圈微生物数量的估算，结果悬殊。20年前最初的估算最为惊人；有人推算出全大洋海底下面有个微生物，合计生物量3000亿吨，因此说地球上的微生物有70%生活在海底和陆地的地下，地下的深部生物圈占据地球上活生物量的30%。然而这种估计有点过头，后来的推算认为海底下面深部生物圈的微生物有
个，或者可以到
个，不过都少了一个数量级。估算结果如此悬殊，原因在于数据来源不一，而根本上讲还是数据太少。尽管结果相差巨大，却显示出一种共同的分布趋势：从海底表层向下，细胞密度的对数值都是随着埋深的对数下降。这说明深部生物圈微生物数量向下减少的总趋势是普遍现象。关于深部生物圈微生物数量规模的争论，一时不可能有结论，因为实测的样本实在太小，并不足以作全球性的定量推论。
深部生物圈发现的意义已经超越了现有生命科学和地球科学的范围。如果说太阳能并不是生命活动的必要条件，如果说有氧环境下的光合作用不是合成有机物的唯一途径，那么，生命活动的范围在时间与空间里的分布就可以大为拓展。
“深部生物圈”这个名词是美国的戈尔德（Thomas Gold）提出的，他在《深而热的生物圈》里指出，地球表面生物圈对阳光和光合作用的环境要求太高，而具备深部生物圈条件的天体则有很多，这为地外生命的寻找方向指点了迷津。另一个启发来自深部生物圈里生命活动的节奏。如果深海底下的微生物生殖周期以千年计，寿命以万年甚至百万年计，那么这种新陈代谢的慢节奏、黑暗世界里的“慢生活”，揭示出生命活动可以采用与我们以往所知的根本不同的方式进行，极其值得寿命有限的人类去做认真的研究。如果还考虑到文献中的报道，在上亿年古老地层中的琥珀或者盐晶里的微生物，也曾经培育成活，那么微生物世界里“生”和“死”的定义就值得重新推敲。深部生物圈提出的涉及自然哲学和科学世界观的深层次理论问题，应当引起学术界的重视。
（摘编自汪品先《深海浅说》）
