“黑烟囱”附近生物链的基础是细菌，细菌通过化学作用吸取地热带出来的能量，形成各级生物链的营养源。“黑烟囱”附近生物链的生存环境，与太古代生命起源时期类似。太古代时地球上没有能进行光合作用的绿色植物，那光合作用是怎么起源的呢？
研究表明，光合作用可能起源于深海。科研人员在大西洋深海热液口发现，有一种虾的背上有感光区，能够感知蓝绿光线。另外，美国科学家在5000米深的海底曾关闭深潜器灯光5分钟，在热液口发现光线。这种光显然被最早的某一种生物利用了，这个时候光合作用效率高的优越性就起来了，把生物的演化往前推进。
达尔文在1871年在一封信里面讲到，生命最早很可能在一个热的小池子里面，也就是后人讲的“原始汤”。达尔文生活的年代对深海基本还是一无所知，这个想法经过很多年都没有证实。近30年来深海生物科研的重大突破则为这种设想提供最新的佐证。
经过多年探索，科学家们认识到氨基酸是构成有机体的最主要成分，而氮又是构成氨的基本成分，因此氮怎样转变成氨就成为生命起源过程中必要的一步。
实验发现，在高温和高压下利用金属矿物质作为催化剂，氮分子可以与氢发生还原反应生成由一个氮原子和三个氢原子组成的具有活性的氨分子。如果以金属矿物质作为催化剂，氮分子还原生成氨分子的条件为温度300℃～800℃，压力为0.1～0.4千兆帕斯卡，而这些条件正是早期地壳和海底热泉系统的典型特征。
研究人员指出，作为生命起源的前奏，氮分子向氨分子的转换过程很可能发生在大量溶解了矿物质的海底热泉周围。而一个富含氨分子的环境比一个氮分子占主导的环境，能更有效地满足早期生命起源对氮元素的需求。另外，在研究中还发现，在800℃以上的环境下，氮元素只有以分子形式存在才能保持稳定，从而排除了早期地球大气中大量产生氨分子的可能。因为在地球形成的早期，由于小行星的撞击，地球表面温度要超出800℃。
研究人员推测说，海底热泉在地球早期如果能够产生足够的氨分子，通过海洋与大气的水和气体交换，氮分子占主导的早期地球大气中氨分子会逐渐增多。由于氨属于温室气体，能够对地球表面起到保暖作用，这同时也解释了为什么在当时太阳能量不足的情况下，地球上的海洋仍能保持液态。
那么，地球生命是否就诞生于远古时期的海底“黑烟囱”呢？这个问题还没有最后的结论，需要进一步研究验证。
研究海洋，我们能收获更多的东西。
神秘的海底冷泉
海底真实奇妙，刚刚我们见识了海底热泉，为那里的美丽、富有与神秘而着迷。现在我们要去的地方，与海底热泉恰好相反，叫做海底冷泉。
（一）海底冷泉的发现
公元前1世纪，古罗罗马和古希腊地理学家就注意到叙利亚、希腊和意大利的浅水海域淡水上涌现象，但真正观察到海底冷泉特征及冷泉化学能自养物群是1983年在墨西哥湾佛罗里达陡崖3200米深的海底。
海底冷泉的发育和分布一般与天然气水合物（可燃冰）的分解或与海床下天然气及石油沿地质薄弱带上升密切相关。近20年来，随着对可燃冰的深入调查和研究，海底冷泉及其冷泉生物群落逐渐被发现和报道，它们已成为指示现代海底发育或尚存可燃冰最有效的标志之一。
所谓冷泉，是以水、碳氢化合物（天然气和石油）、硫化氢或二氧化碳为主要成分，受压力梯度影响从沉积体中运移和排放出温度与海水相近并具有一定流速的流体。在甲烷氧化菌和硫酸盐还原菌参与下，冷泉流体中的甲烷发生缺氧甲烷氧化反应，为化学能自养生物提供了碳源和能量，维系着以化学能自养细菌为食物链基础的冷泉生物群，并繁衍成冷泉生态系统。
（二）海底冷泉也是一个大宝库
更令人吃惊的是，冷泉反应可引起很多化学元素达到过饱和，沉淀出冷泉自生矿物，以Mg-方解石、文石、白云石、黄铁矿为主，此外为菱铁矿、重晶石、石膏、自然硫等，这些自生矿物可以单独出现或几种同时出现在冷泉沉积中。
甲烷是海底冷泉出现的先决条件。海底沉积物中包含了大量的甲烷。这些甲烷可能来源于生物成因甲烷、热成因甲烷或混合甲烷。不同成因的甲烷通过输导系统聚合在温压条件有利的构造场所，形成天然气或可燃冰。若稳定条件被破坏，天然气或可燃冰分解后释放的甲烷沿泥火山、构造面或沉积物裂隙向上运移和排放，在近海底形成甲烷冷泉。
（三）海底冷泉的分类与分布
根据冷泉喷溢的速度将冷泉分为三种：
喷发冷泉——是由于海平面快速下降、强烈的构造活动、地震等引发的大陆坡崩塌，或海底沉积物中水合物分解导致压力过高，在很短时间内大规模排放甲烷，在海底一般不形成冷泉沉积和冷泉生物群。
快速冷泉——常形成于泥火山或断层构造面，海底表面具有麻坑、海底穹顶、泥底辟等冷泉地貌特征，海底常形成多种自生矿物沉积，冷泉生物群发育并具有繁盛、死亡多次演替特征。目前世界上发现的冷泉大部分是快速喷发的冷泉，具有资源意义和生物价值。
慢速冷泉——是浅表层的生物成因气以及缓慢来源于深部的热成因气在相对透水的粗粒沉积层运移，一般不形成排放口或特征冷泉地貌，冷泉生物不发育或零星发育，管状蠕虫、蛤类、贻贝类较少，易形成菌席结构。
海底冷泉一般发现于深海扩张中心、汇聚板块边界、被动/主动大陆边缘、弧前盆地、断层、泥火山发育的海域。与热液喷泉具有挥发性和短暂性的特征不同，冷泉排溢是缓慢和持续的。
全球冷泉分布广泛，从热带海域到两极极区、从浅海陆架到深海海沟均有分布。海底最浅冷泉发育于水深15米的海底，最深的冷泉发育于9345米深的海沟。现代（活动）冷泉分布在除南、北两极极区外的各大洋，多数分布在太平洋的活动俯冲带，主要沿美国阿拉斯加州、俄勒冈州、加利福尼亚州以及中美洲国家和秘鲁、新西兰的大陆边缘分布。
研究表明，全球的水合物和冷泉沉积主要形成于泥盆纪到第四纪之间，这就是说，最古老的冷泉可能形成于3亿5千万年前。
（四）海底冷泉生物群
长期以来深海环境被认为是生命的禁区，那里阳光无法到达，光合作用不能进行，生物缺乏必要的食物来源。然而，在海底冷泉喷口或热液喷口，存在以化学能自养细菌为初级生产者的食物链，衍生成群落结构独特的生态系统，拓展了深海极端环境下生命的潜在界线。在高等生物分类学上，冷泉环境和热液环境的生态群落相似，但冷泉系统的生物量高而生物多样性低，已被确认的冷泉生物物种已超过210个。冷泉和热泉生态系统的生长速率不同。热泉生物一般生长得很快，巨大热液管状蠕虫是地球上生长最快的无脊椎动物之一，而冷泉生态系统生长非常慢。
冷泉生态系统的分布形式受甲烷流体流速、水体或沉积物间隙水中还原态化学元素种类的活性所控制。在冷泉环境中存在的微生物类型主要为自由生活的甲烷氧化菌、硫酸盐还原菌和共生的甲烷氧化菌、硫酸盐还原菌。在甲烷和硫酸盐浓度高的环境中，甲烷氧化菌和硫酸盐还原菌与甲烷发生AOM，为化学能合成生物群落繁衍提供了碳源和能量，成为冷泉生态系统的初级生产者。在初级生产者基础上，繁衍着管状蠕虫、蛤类、贻贝类、多毛类动物以及海星、海胆、海虾等一级消费者和鱼、螃蟹、扁形虫、冷水珊瑚等二级消费者，它们最终被线虫类动物分解而回归自然，形成一套完整的冷泉生态系统。
在冷泉生态系统中，共生在生物体内的氧化菌和还原菌是化学能合成的基础。海洋生物学家根据营养源是否全部或大部分来源于内共生细菌的化学能自养，提出了专性种概念，并将墨西哥湾典型冷泉的生态群落划分为专性种、潜在专性种和非专性种等三种。
在冷泉喷口，存在多种古菌群，但参与缺氧甲烷氧化反应作用的共生菌主要是甲烷氧化菌和硫酸盐还原菌。
菌席是小型动物、中型动物、巨型动物的食物链基础，分布于硫化物与沉积物界面附近，形成数厘米至数米甚至数百米的斑块，可指示流体的位置和流体的规模，是流体强烈上涌的标志。冷泉菌席的颜色主要与硫化物氧化的活性水平相关，一般呈现为白色、黄色和橙色，橙色或微红色的菌席比无颜色（白色）的菌席显示具有更高的流量。
管状蠕虫是冷泉环境中普遍存在的动物，它们没有嘴和内脏，缺少消化管道，通过其埋藏在沉积物中似根状的身体吸取硫化物。它将化学能自养细菌作为其能量来源，但它不像栖息在冷泉环境中的其他动物那样以细菌为食物，而是将化学能自养细菌安置在体内并作为内生共生体。冷泉环境中的部分种类的蠕虫也出现在热泉环境中。管状蠕虫生存在冷泉流体速率降低的环境，当冷泉流体速率降低时，管状蠕虫取代老的贻贝类成为主要物种。蠕虫个体长度变化范围很大，最大可达2米12。1997年在墨西哥湾冷泉（水深500米）环境中发现了新类型的动物，它穴居在海底可燃冰中，被命名为冰蠕虫。它存活寿命可达250年，对于研究人类长寿可能有帮助。
贻贝类也有共生体并依赖共生伙伴供给它们大部分营养，但它们没有完全失去嘴和内脏。不同种类贻贝的共生体可以把甲烷或氢硫化物作为它们的能量源，某些贻贝甚至有多种共生体，因此它们能得到丰富的营养。
