生命は伝統的に太陽からのエネルギーによって駆動されると見られてきましたが、深海生物は日光にアクセスできないため、熱水噴出孔の周りの生物学的群集は、彼らが住んでいるほこりの多い化学鉱床や熱水流体に見られる栄養素に依存しなければなりません。 以前は、底生海洋学者は、深海の生物がそうであるように、ベント生物は海洋雪に依存していると仮定していました。 これは、植物の生命とそれゆえに太陽に依存したままにするでしょう。, いくつかの熱水噴出生物はこの”雨”を消費しますが、そのようなシステムだけでは、生命体はまばらです。 しかし、周囲の海底と比較して、熱水通気帯は生物の密度が10,000倍から100,000倍大きくなっています。
熱水通気孔は、化学合成ベースの生態系（CBE）の一種として認識されており、一次生産性は、光の代わりにエネルギー源として化合物によって燃料を供給される（chemoautotrophy）。 熱水ベントコミュニティは、ベント生物が食物のために化学合成細菌に依存するため、このような膨大な量の生命を維持することができます。, 熱水噴出口からの水は、溶解したミネラルが豊富であり、化学独立栄養細菌の大規模な人口をサポートしています。 これらの細菌は硫黄化合物、特に硫化水素、化学合成のプロセスによって有機材料を作り出すのにほとんどの知られていた有機体に非常に有毒な化学,
生物学的共同体編集
このように形成された生態系は、太陽エネルギーに基づく地球上のほとんどの表面生命とは異なる、主要なエネルギー源としての熱水噴出場の存在に依存している。, しかし、これらのコミュニティは太陽とは独立して存在するとよく言われていますが、実際には光合成生物によって生成される酸素に依存しているものもあれば、嫌気性のものもあります。,
東スコシア尾根の通気孔近くの密な動物相（キワアノムランとヴァルカノレパスのようなストークフジツボ）
巨大なチューブワーム（Riftia pachyptila）は、通気孔の周りに集まっています。galapagos rift
化学合成細菌は厚いマットに成長し、両脚類やカイアシ類などの他の生物を引き付け、細菌に直接放牧します。, カタツムリ、エビ、カニ、チューブワーム、魚（特にウナギ、カットスロートウナギ、ophidiiformsとSymphurus thermophilus）、およびタコ（特にVulcanoctopus hydrothermalis）などのより大きな生物は、主な消費者の上に捕食者と獲物の関係の食物連鎖を形成する。 海底の通気口の周りに見つかった生物の主な家族は、環形動物、pogonophorans、腹足類、および甲殻類であり、大きな二枚貝、vestimentiferanワーム、および”目のない”エビは非微生物の大部分を占めている。
シボグリニッドチューブワームは、2m以上に成長することがあります（6。,最大の種では6フィート）背の高い、多くの場合、熱水噴出口の周りのコミュニティの重要な部分を形成しています。 彼らは口や消化管を持っておらず、寄生虫のように、組織内の細菌によって産生される栄養素を吸収します。 チューブワーム組織のオンス当たり約285億細菌が発見されています。 Tubeworms赤いプルームを含有するヘモグロビン. ヘモグロビンは硫化水素と結合し、ワームの中に住んでいる細菌にそれを転送します。 その代わりに、細菌は炭素化合物で虫に栄養を与えます。, 熱水噴出孔に生息する種の二つは、Tevnia jerichonana、およびRiftia pachyptilaである。 “うなぎの街”と呼ばれる発見されたコミュニティは、主にウナギのDysommina rugosaで構成されています。 ウナギは珍しいことではありませんが、無脊椎動物は通常、熱水通気孔を支配しています。 ウナギ市は、アメリカ領サモアのナファヌア火山の近くに位置しています。
1993年には、すでに100種以上の腹足類が熱水噴出孔で発生することが知られていました。 熱水通気孔では300種以上の新種が発見されており、その多くは地理的に分離された通気孔で見つかった他の種と”姉妹種”です。, 北アメリカプレートが中部海嶺を越える前に、東太平洋で見つかった単一の生物地理学的な通気孔領域があったことが提案されている。 その後の旅行への障壁は、異なる場所での種の進化的な相違を始めました。 異なる熱水噴出孔の間で見られる収束進化の例は、自然選択と全体としての進化の理論の主要な支持と見られている。
これらの深さでは生命は非常にまばらですが、黒い喫煙者は生態系全体の中心です。, 日光は存在しないので、古細菌や極限動物などの多くの生物は、化学合成と呼ばれるプロセスを通じて黒色喫煙者によって提供される熱、メタン、硫 ハマグリやチューブワームのようなより複雑な生命体は、これらの生物を食べる。 従って食物連鎖の基盤の有機体はまた黒い喫煙者の基盤に鉱物を沈殿させ、ライフサイクルを完了する。
光栄養細菌の種は、2,500メートル（8,200フィート）の深さでメキシコ沖の黒い喫煙者の近くに住んでいることが発見されています。, 日光は水にそれ遠くに突き通らない。 代わりに、細菌、Chlorobiaceae家族の一部は、光合成のために黒い喫煙者からのかすかな輝きを使用します。 これは、光合成のために太陽光以外の光を独占的に使用することが自然界で発見された最初の生物です。
黒人喫煙者の近所では、新しい珍しい種が絶えず発見されています。, 80°C(176°F)までの温度に耐えることができるポンペイワームAlvinella pompejanaは、1980年代に発見され、2001年にインド洋のKairei熱水噴出場への探検中に鱗状足の腹足類Chrysomallon squamiferumが発見された。 後者は、炭酸カルシウムの代わりに、その真皮硬化物（硬化した身体部分）の構造に硫化鉄（黄鉄鉱および灰鉄鉱）を使用する。 2500mの水（約25メガパスカルまたは250気圧）の極端な圧力は、生物学的目的のために硫化鉄を安定化させる役割を果たすと考えられている。, この装甲メッキは、おそらくそのコミュニティの捕食カタツムリの毒ラデュラ（歯）に対する防御として役立ちます。
月2017では、研究者は、地球上の生命のおそらく最も古い形態の証拠を報告しました。 推定される化石化された微生物は、4280億年前には早くも生きていた可能性があり、44億年前に海洋が形成されてから間もなく、454億年前に地球が形成されてから間もなく生きていたと考えられるカナダケベック州のNuvvuagittuqベルトの熱水噴出口沈殿物から発見されたと考えられている。,
動物-細菌共生編集
熱水通気孔生態系には膨大なバイオマスと生産性がありますが、これは通気孔で進化した共生関係にかかっています。 深海熱水ベント生態系は、マクロ無脊椎動物の宿主と化学独立栄養微生物共生体の間で起こる共生のために、浅海および陸生熱水の対応物とは異なる。 太陽光は深海熱水通気孔に届かないため、深海熱水通気孔にいる生物は太陽からエネルギーを得て光合成を行うことができません。, 太陽からの光エネルギーとは対照的に、硫化物などの化学物質からのエネルギーを使用して炭素を固定します。 言い換えれば、共生は無機分子（H2S、CO2、O）を宿主が栄養として使用する有機分子に変換する。 しかし、硫化物は地球上のほとんどの生命にとって非常に有毒な物質です。 この理由から、科学者たちは1977年に生命が生息する熱水通気孔を最初に発見したときに驚いていました。, 発見されたのは、ベント動物のえらに住む化学独立栄養生物の遍在共生（内共生）であり、多細胞生物がベントシステムの毒性を生き残ることができる理由であった。 したがって、科学者は現在、微生物共生生物が硫化物解毒をどのように助けるかを研究している（したがって、宿主がそうでなければ有毒な条件で生き マイクロバイオーム機能に関する研究は、宿主関連マイクロバイオームが宿主発達、栄養、捕食者に対する防御、および解毒においても重要であることを示, その代わりに、宿主は共生生物に炭素、硫化物、酸素などの化学合成に必要な化学物質を提供します。
熱水噴出孔での生命研究の初期段階では、多細胞生物がこれらの環境から栄養素を獲得するメカニズムと、そのような極端な条件でどのように生き残ることができたかについては、異なる理論があった。 1977年には、熱水噴出口の化学独立栄養細菌が懸濁栄養二枚貝の食事に寄与する責任があるという仮説が立てられた。,
最後に、1981年に、化学独立栄養細菌内共生の結果として巨大なチューブワーム栄養獲得が起こったことが理解された。 科学者たちが熱水通気孔での生活を研究し続けるにつれて、化学独立栄養生物とmacrofauna無脊椎動物の種との共生関係は遍在していることが理解された。 例えば、1983年にハマグリの鰓組織には細菌の内部共生体が含まれていることが確認され、1984年にはベントバシモジオリッドムール貝とベシコミッドアサリも内部共生体を持っていることが確認された。,
しかし、生物がそれらの共生体を獲得するメカニズムは、代謝関係と同様に異なる。 例えば、チューブワームには口も腸もありませんが、栄養を扱う場所であり、内部共生が見つかる”トロフォソーム”を持っています。 彼らはまた、彼らのトロフォソーム内の内共生体を供給するo、H2S、およびCO2などの化合物を取り込むために使用する明るい赤色のプルームを持って, 驚くべきことに、チューブワームのヘモグロビン（これは偶然にプルームの明るい赤色の理由である）は、酸素と硫化物が典型的に非常に反応性であるという事実にもかかわらず、硫化物からの干渉または阻害なしに酸素を運ぶことができる。 2005年には、亜鉛イオンがチューブ中の硫化水素と結合し、硫化物が酸素と反応するのを妨げることにより、これが可能であることが発見された。 それはまた露出からのtubewormsのティッシュを硫化への減らし、硫化をchemoautotrophyを行うために細菌に与えます。, また、チューブワームはCO2を二つの異なる方法で代謝することができ、環境条件の変化に応じて必要に応じて交互に代謝することができることも発見
1988年に、研究はAlvinochonca hessleri、大きなベント軟体動物でチオトロフィック（硫化酸化）細菌を確認しました。 硫化物の毒性を回避するために、ムール貝はまずそれをチオ硫酸塩に変換してから共生生物に運びます。 Alvinocaridのエビのような運動性の有機体の場合には、環境で変動すると同時に酸素（酸素が豊富な）/無酸素（酸素貧しい）環境を追跡しなければなりません。,
ペクチニドホタテのような熱水通気孔の端に住む生物も鰓に内共生体を運び、その結果、その細菌密度は通気孔に近い生物に比べて低い。 しかしながら、ホタテの栄養を得るための微生物内共生生物への依存も軽減される。
さらに、すべての宿主動物が内共生体を有するわけではなく、一部の動物は動物の内部ではなく動物の上に住む共生体を有する。, 中部大西洋海嶺の通気孔で見つかったエビは、かつて通気孔でのマクロ椎体生存のための共生の必要性の例外と考えられていた。 それは彼らがepisymbiontsを運ぶために発見されたときに1988年に変わった。 それ以来、通気口の他の生物は、Lepetodrilis fucensisのようなepisymbiontsを運ぶことが発見されている。
さらに、いくつかの共生生物は硫黄化合物を還元するが、他のものは”メタノトロフス”として知られており、炭素化合物、すなわちメタンを還元する。, Bathmodiolidのムール貝はmethanotrophic endosymbiontsを含んでいるホストの例です;しかし、後者は熱水出口とは対照的に冷たい浸透に大抵発生します。
深海で起こる化学合成は、生物が直接的な意味で日光なしで生きることを可能にするが、海洋中の酸素は光合成の副産物であるため、技術的, しかし、太陽が突然消えて光合成が止まった場合、深海熱水噴出孔での生活は何千年も続く可能性があります（酸素が枯渇するまで）。
生命の熱水起源の理論eedit
熱水通気孔における化学および熱力学は、このような環境を化学進化プロセス, したがって、熱エネルギーフラックスは永久的なエージェントであり、プレバイオティクス化学を含む惑星の進化に貢献していると仮定されています。
Günter Wächtershäuserは鉄-硫黄の世界理論を提案し、生命は熱水噴出孔に由来している可能性があることを示唆した。 Wächtershäuserは、代謝の初期の形態が遺伝学よりも先行すると提案した。 代謝によって、彼は他のプロセスによって利用することができる形でエネルギーを放出する化学反応のサイクルを意味した。,
アミノ酸合成は地球の地殻深部で起こった可能性があり、これらのアミノ酸はその後熱水流体とともにより冷たい水に撃ち上げられ、より低い温度と粘土鉱物の存在がペプチドとプロトセルの形成を促進したことが提案されている。 これは、地球の原始大気によって提供されなかった条件である熱水噴出領域に存在するCH4（メタン）とNH3（アンモニア）が豊富であるため、魅力的な仮説, この仮説の主な制限は、高温での有機分子の安定性の欠如であるが、生命は最高温度のゾーンの外に起源があったであろうことを示唆する者もいる。 現在、深海の通気口のすぐ近くに住んでいる極限動物や他の生物の多くの種があり、これは確かに可能なシナリオであることを示唆しています。,
実験的研究とコンピュータモデリングにより、熱水通気口内の鉱物粒子の表面は酵素と同様の触媒特性を有し、水中に溶解したCO2からメタノール（CH3OH）やギ酸（HCO2H）などの単純な有機分子を生成することができることが示されている。
アルカリ性熱水通気孔（白色喫煙者）は、そのpH条件のために黒色喫煙者よりも新興生活に適していると考えられている。,
The Deep Hot BiosphereEdit
彼の1992年の論文The Deep Hot Biosphereの冒頭で、Thomas Goldは、地球の低いレベルは表面への道を見つける生きている生物学的物質が豊富であるという彼の理論を支持して、海の通気孔に言及した。 彼はさらに、本の中で彼のアイデアを拡大しました深い熱い生物圏。,
サイエンスジャーナルの2008年号における非生物性炭化水素生産に関する記事は、ロストシティ熱水場での実験からのデータを使用して、超苦鉄質岩、水、および適度な量の熱の存在下でマントル由来の二酸化炭素からの低分子質量炭化水素の非生物的合成がどのように起こるかを報告した。