深海火山,熱液噴口形成於海水與岩漿交匯處,熱液流體中含有的礦物在冷卻時形成煙囪狀結構。
黑煙囪附近生活的一些小生物,有盲蝦、盲蟹,還有一種很有名的蝸牛,叫做鱗角腹足蝸牛,身上披著硫化鐵的硬殼。它們都生活在400度的高溫熱水中。
那麼它們到底能不能被煮熟呢?答案是可以被煮熟的。這個問題和組成生物體的蛋白質結構有關。
世界上所有的生物都是從單細胞的真核生物演化來的,盲蟹、盲蝦的細胞結構和禽類、爬行動物、哺乳動物差不多,組成身體的蛋白質也類似。
雞蛋就是一大塊蛋白質。為什麼雞蛋在生的時候是半流質的狀態,煮熟了以後就變成凝固的狀態了呢?
雞蛋到底起了化學變化,還是起了物理變化?
蛋白質的分子是胺基酸的長鏈,因為長,所以它會摺疊彎曲。摺疊彎曲以後的蛋白質,被稱為蛋白質的空間構象,這種摺疊會反覆多次,會形成2級、3級和4級的摺疊。
摺疊以後的蛋白質之所以能夠保持穩定的形態,是因為有一種叫做氫鍵的分子間力鎖定了這些摺疊。
所以,生命存在的條件是蛋白質的氫鍵不會被破壞。
盲蟹、盲蝦能夠在400度的海水中生活,就是因為鎖定蛋白質空間結構的氫鍵沒有被破壞。
氫鍵的強度與和氫原子對位的其他原子有關。最強的氫鍵是H~F鍵,其次是H~O鍵,再次是H~S鍵。氧原子的數目越多,氫鍵形成的可能性就越大。
氫鍵是弱鍵,強度介於弱范德華力和強共價鍵之間,其離解能取決於極性吸引力,因此取決於原子的電負性。
水在常溫常壓下,之所以能夠保持液態,就是因為氫鍵鎖定了水分子。在一個大氣壓下,水在100度才會沸騰,但是隨著壓力的增高,水的沸點會升高。因為氫鍵的鍵能會隨著壓力的增高而增加,所以破壞氫鍵穩定性所需要的溫度也越高。
說到這裡,我們就可以回答最開始那個問題了。生活在400度水中的盲蟹和盲蝦因為在高壓下蛋白質的氫鍵沒有被破壞,但是在正常的大氣壓下,100度可以把它們的氫鍵破壞。
所以,在深海中生活在400度熱水中的盲蟹、盲蝦,裹上麵粉油炸,撒上蔥花清蒸都可以熟。