既然生物是進化來的,物種多樣性很複雜,為什麼沒有生物會噴火?

2020-12-05 怪人科普

如今生物進化的觀點已經深入人心,人類已經知道了生物演化的大概機理,但是對於某種生物現象的解釋卻很麻煩,涉及每種生物演化的不同歷程,我們見過會噴毒液的生物,也見過會釋放墨汁的生物,但是世間怎麼就沒有一種會噴火的生物呢?

這就得從地球生命的構成形式和演化機理等方面來分析,擋在生物噴火這項能力前的最大障礙是地球生命的物質組成。

地球生命的形式

地球生命十分多樣,通常都是適應各自生存的環境,所謂的「物競天擇,適者生存」,環境塑造生物,而地球環境因為緯度、海拔、氧含量、光照等條件而十分多樣,適應多樣性的環境就有了十分多樣的物種,目前人類記錄到的生物已經超過了700萬種,大多數是簡單的微生物。

然而即便地球生命適應性很強,地球生物隨環境而演化,但是生物依然沒有脫離核酸+蛋白這樣的主要構造,病毒是介於生物和非生物之間的物質團,由核酸和蛋白構成;微生物是結構最簡單的生命形式,除了核酸和蛋白還有脂質等構成物質,但依然以核酸和蛋白為最主要的構成物質;大型動物也是如此,核酸決定生物的性狀和一切生理功能,而蛋白質則是由核酸表達而來,用於執行各種生命活動。

在近40億年的生命演化歷程中,地球生命沒能擺脫核酸加蛋白的碳基構造,而這是決定生物無法具備噴火能力的關鍵。

碳基生命的優缺點

所謂的碳基生命就是以碳為分子骨架形成核酸、蛋白、脂質、維生素等生命分子,碳因核外電子的因素,可以形成空間構象十分複雜的有機物結構,而這些有機物通常都具備一定的生理功能。

碳基生命的優勢:碳基構造的生命優勢在於可以不斷地演化,生物的基本屬性之一是新陳代謝,總要和體內外發生物質和能量的交換,而碳基構造的物質相對穩定的同時不斷受到外界因素的影響,這就造成了包括核酸、蛋白在內的重要生命大分子的不斷改變,尤其是核酸序列的變化,可能使生物具備新的基因新的性狀,以此來適應不斷變化著的環境。

碳基生命的劣勢:碳基的劣勢也在於較為活躍,在高溫等強烈刺激因素之中,生物的核酸、蛋白會變性,這種損傷還會在細胞中不斷地累積,超過一定的程度結果就是生物的死亡。而這一點也使得生物無法演化出噴火的能力,高溫足以將所有的碳基有機物焚毀。

適應高溫的極端生命

然而地球環境足夠複雜多樣,在海底火山口、地面的溫泉中,都具有十分多樣的化學物質同時保持著相當高的溫度,也確實有不少生物適應了較高的溫度,這類生物被稱為嗜極生物,能適應高溫、強酸、強鹼、高濃度鹽水等等。

美國黃石,大稜鏡溫泉

其中有一類生物只能在較高溫度中生存,被稱為嗜熱生物,可以適應45℃到60℃的溫度環境,其中還有一批極端嗜熱生物,甚至只能在60℃以上的環境中生存,它們體內可以產生特殊的蛋白,能夠在高溫下保護細胞並且承擔一定的生理活性。

電鏡下的嗜熱細菌

然而迄今為止,科學家沒有發現任何一種生物可以適應超過150℃的溫度環境,最極端的嗜熱生物也只是能夠在121℃的溫度環境中正常生存,根據地球生物的核酸構成,科學家推測地球上不存在能夠適應超過150℃溫度環境的生命。

演化的條件

目前很多證據都證明了環境對生命演化的影響,生物先得能夠適應一定的環境,然後在和環境進行物質交換的時候不斷地因為環境的影響而演化,環境刺激著生物向著某一大體的方向演化,就像本身食肉的大熊貓因為食物不足,逐漸演化為以竹子為主食的動物。

達爾文雀,不同環境對生物性狀的影響

而既然沒有生命可以適應超過150℃的高溫,就更沒有生物可以適應溫度最低也有五六百攝氏度的火焰,無法適應這種溫度環境,也就無法進化出噴火的能力,這歸根結底是由於地球生命的碳基構造,碳基有機物基本上都可以燃燒。

可以利用火焰的生命

儘管沒有生命具有噴火的能力,火的威力和應用可能卻成為了很多物種開發的能力。前一陣子澳大利亞火災十分嚴重,科學家發現其中一個重要的原意是一些鳥會叼著仍帶有火星的木棍點燃叢林,目的是利用火災的機會更好地捕食覓食;而澳大利亞本土植物很多都具有較多的油脂,例如桉樹等物種,因為澳大利亞氣候乾燥較容易發生火災,而桉樹的種子在火災中會被燒去表層,這更利於桉樹種子的萌發,因此桉樹在進化過程中油脂含量越來越高。

而將火焰的功能最發揚光大的是現代人類,人類生活的方方面面是建立在火上的,吃飯需要用火或者用高溫烹飪食物;所用的電大多數拜火電所賜;鋼鐵、水泥、化工等很多種基礎工業都要用到火焰。人類的文明史一定程度上就可以說是火焰的應用歷史。

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