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地球生命几十亿年的演化史,为何没有出现不怕火的动物?

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2019年9月,由于天气炎热干燥,澳大利亚各地燃烧起了山火,本来以为是小面积的多点式爆发山火,但没想到,这把山火持续的烧了4个多月的时间,在此期间, 一共有17万平方公里的土地被大火吞没,接近6000座建筑物被烧毁。

根据悉尼大学的估计,在这场大火中,至少有10亿只动物被烧成了灰烬,是澳大利亚有史以来最大的丛林大火。


其实,从地球上进化出陆地生物-植物以来,自然引发的火灾几乎就没有停止过,这显然是对陆地的生物提出了巨大的挑战,但是奇怪的是生物的演化已经有几十亿年的历史,但从来没有出现一种可以对抗火的动物。

显然,面对频发的自然火灾,如果拥有了抗火能力,能够更好的生存,那么,为何几十亿年的进化史都没有出现一种真正具备抗火能力的动物呢?想要弄清楚这个问题,我们先来看一下抗高温能力比较强的动物以及火的温度。


神话中可以涅槃重生的凤凰

火的温度

火是物质燃烧产生的光和焰,它的本质是物质燃烧时发生的氧化反应,其能量以光和热的形式释放出来。火是伴随着地球诞生而来的,毕竟早在46亿年前地球本身就是一个大火球,随着不断的冷却,才逐渐的有了海洋、大气层以及生命。

不过,火对于除了人类以外的其他动物都是弊大于利的,这一点从森林大火丧生的动物量就可以看出来了,只是人类聪慧的大脑学会了使用火,火才在人类世界利大于弊了。


物质燃烧的三要素是可燃物、氧气以及温度,对于地球的动物来说,基本都属于可燃物范畴的,而动物又生活在充满氧气的环境中,所以火的可怕之处就体现出来了,那就是极高的温度。

在自然界中,白磷的燃点是最低,只需要温度达到40℃白磷就能自燃,而人的尸体在腐烂时就会产生磷化氢,在夏季温度较高时,这些气化的磷化氢就会自燃,这就是老一辈人口中的“鬼火”。


虽然磷的燃点很低,但是一旦燃烧,它产生的火焰温度并不低,平均要在300℃以上,尤其是外焰的温度甚至能达到800℃,而我们实验常用的酒精灯其火焰温度也算是相对较低的,但焰心温度平均也在430℃左右,内焰温度平均要在650℃左右。

即使我们划亮一根火柴,它的火焰温度也至少在500℃以上,而世界上最大的火柴燃烧温度可达4000℃。目前已知的最低火焰温度是在40kPa环境压力下乙醚和氧气、氮气的燃烧火焰,只有80℃。


耐高温的动物

说到耐高温的动物,我们首先想到的应该是沙漠中生存的动物,在非洲撒哈拉沙漠中,生活着一种名为Cataglyphis的蚂蚁,这种蚂蚁可以连续在55℃的沙漠环境中生存、觅食,曾被认为是最耐高温的动物。

直到1995年11月,Cataglyphis的耐高温记录被打破了,当时美国科学家乘坐“阿尔文号”深海潜水器潜入东太平洋海底进行科学考察,结果在3条“海底烟囱”(海底热液喷出时与海水互相作用形成了烟囱状固液体柱子)上发现了一些蠕虫。


科学家们将这些蠕虫命名为庞贝蠕虫(Alvinella pompejana),看到这些蠕虫,科学家们也非常的震惊,因为通过实测,海底烟囱周围的温度高达105℃,这也就意味着这些蠕虫可以在我们的沸水中洗澡。

这刷新了我们对于动物耐高温极限的认知,而且也打破了科学家们提出的“生物细胞膜状结构耐高温临界点为55℃”的说法。不过,后来经过对庞贝蠕虫生存附近海水以及烟囱表面温度的测定,科学家们将105℃的温度调整为81℃,尽管这样,庞贝蠕虫也是当时地球上最耐高温的动物。


不过,随着科学家们对动物的不断探索,庞贝蠕虫被拉下了神坛,因为科学家们又找到了一种“逆天”的小动物,它就是生活在水膜之中,虽然我们看不到,但几乎无处不在的水熊(Tardigrade)。

水熊被称为地球上生命力最强的动物,比有着“小强”之称的蟑螂不知道强了多少倍,它们在缺水、缺氧、甚至保留在太空射线之下依然能够生存,靠的就是一种强大的能力-隐生。


隐生是一种类似于假死的状态,此时的水熊会把缩成一个类似于球状,并且将自己的新陈代谢降低到几乎停止,靠着这个能力,它们能更好的应对极端环境,当环境恢复后,它们身体再次充盈,变成像一只小猪一样的神奇小动物。

在水熊强大的能力中,耐高温能力也几乎拉满了,在温度达到100摄氏度时,水熊就会进入隐生状态下,靠着这个能力,它能在150℃以内的温度下安然度过极端环境,但是当温度超过150℃时,它的隐生也会失败,很快的死亡。


“矛和盾”(火和耐高温动物)

从上面的介绍我们发现,火焰的最低温度仅有80℃,单纯的看这个温度,无论是庞贝蠕虫还是水熊都是完全能够应对的,但事实上,在火焰下,即使只有80℃,它们也会死亡,因为这两种动物的耐高温有一个前提,那就是在水中,而不是直接在火焰上。

在水中,温度高,体内的水分会蒸发,但大环境就是水,总是能够得到补充,但是直接放在火焰上,火焰持续的蒸发它们体内的水,又没有补充,最终它们还是会被烧死,因此,目前地球上,没有一种动物可以持续的放在火焰上,哪怕是80℃的火焰都不行。


为什么地球上没有进化出能够抗火的动物?

动物如果具备抗火能力,显然就是在大火中洗澡,这是个不错的技能,但是有许多固有的东西决定了地球动物不会出现这种能力。

首先是水。动物体内最多的物质就是水,在血液或者体液中,有超过80%的占比是水,在动物体蛋白中水的含量也在70%以上,而水的沸点是100℃,自然界中,常见的山火,虽然一点火焰温度就在几百摄氏度以上,一旦有这种动物,体内的水早就蒸发完了,显然是不能生存的,也就是说,即便出现了一种动物不怕火烧,它体内的大部分构成只要是水就活不成。


其次是动物的特殊性。地球上所有的动物都是碳基生物,所谓的碳基生物就是以碳元素为有机物质基础的生物,在碳基生物的蛋白质中,链接羧基和氢基的就是碳元素。

但是,碳元素对高温的耐受能力比较差,温度超过300℃,它就会断裂出现问题,这样动物的蛋白质都分解了显然是不能活了。


第三是物极必反。极端的能力往往在极端的环境下产生,这是动物进化导致的,因为在极端的环境下只有产生了能够适应该环境的变异,那么它才能存活下来,也就是说抗火的动物一定是在火中诞生的。

但是,这种动物一旦诞生了,就极难离开这种极端的环境了,这就是物极必反,而火无论是在哪里,它终归会停止,比如火山会变成死火山、大火终将会被破灭等等,当火消失后,这种极端进化的动物也就跟着消失了,无法保留下来。


总结

虽然从表面上看,抗火能力对动物来说也很重要,但是火有着不确定性和不持久性,一旦遇到火,动物本能的远离就能减少伤害,至于进化出抗火能力,作为碳基生物、身体里大部分是水的动物几乎是不可能的。你认为呢?

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