NASA發現新微生物利用砷進行新陳代謝(組圖)

2010-12-03 10:31

美國宇航局今天表示，在地球上發現全新的微生物，它能利用砷進行新陳代謝，砷含有劇毒。

據《紐約時報》報導稱，科學家們表示，他們已經培訓出一種細菌，該細菌能依靠砷維持生長，代替磷，一直以來磷被認為是生命必須的六種元素之一。該發現推導出新的可能，即有機體可以在宇宙中任何地方存在，甚至是在地球上利用生物化學能生長，這是過去未曾發現的。

細菌從加利弗尼亞單色湖（Mono Lake）中提取，然後密封培養。

生命還有其它形式

科學家說結果如果被確認，那麼「生命是什麼、生命存在於何處」概念的範圍將擴大。哈佛史密森天體物理中心天文學家Dimitar Sasselov（未參與該項目）說：「當你看生命時，它基本上是很神秘的。自然只用有限的分子和化學反應，就創造出成千上萬的形式。這第一次給了我們希望：也許還有其它選擇。」

NASA天體物理學家費麗莎·烏爾夫·西蒙（Felisa Wolfe-Simon），她領導該項目，她說：「生命如何以其它方式生存？該細菌解決了此問題。」她還說，這與單色湖或者砷無關，而是「推開了一張門，發現我們原來認為的關於生命的固有觀念並不是那麼回事。」

本週五，費麗莎·烏爾夫·西蒙與其團隊成員將公布其發現。

哥倫比亞大學天體生物學家沙爾夫（Caleb Scharf，並未參與項目）說，他很驚訝，「這就像你、或者我被扔到一個滿是電子殘留物的房間，沒啥可吃，然後變成了一個完全的機器人。」

加州斯克利普斯研究院(Scripps Research Institute)化學家、分子生物學家喬伊斯（Gerald Joyce）則說，這項工作「證明一個原則，你可以有一個不同的生命形式。」他說，這種細菌有可能會被定義成第三種生命形式，像海深的極端微生物一樣。　　

生命六種基本元素論成見打破搜索外星生命時範圍要擴大

發現可能會對太空任務產生影響，如到火星或者其它地方尋找生命。這些實驗性任務主要是搜索一些化學元素，它們的反應，認識這些元素及其反應是以地球生命的形成為依據的。1976年海盜號曾試圖在火星尋找生命，但失敗而終，費麗莎·烏爾夫·西蒙說，當時還沒有發現深海的新生物，也沒有南極洲乾谷的概念。

沙爾夫則說：「我想知道的是，在設計這些實驗與設備來尋找生命時，我們是否在尋找和地球一樣的物質條件，或者還有其它的選擇。我們是不是在尋找我們熟知的地球分子，還是要擴大搜索範圍？」

眾所周知，很長一段時間來，人們都認為磷是生命的六種基本元素之一。其它五種是碳、氧、氦、氫和硫。　　

為了一些特別的目的，生命中的一些元素會被替代，便至今沒有發現這六種基本元素被替代的物種。現在，科學家有事可幹了，除了磷外，其它的必備元素是否也能被取代，這是否有可能？在科幻小說中，作者們常常喜歡用硅來替代碳。

磷是組成DNA和其化學鍵的主力，尤其對三磷酸腺苷這種知名的分子來說更是不可缺，因為生物要用它來儲存能量。

沙爾夫說：「它像是電池，用細胞來攜帶能量。」一旦達到160攝氏度（320華氏溫度），它就分解，這是生命的極限。

在華學週期表中，砷剛好處在磷之下，它們有相似的共性。費麗莎·烏爾夫·西蒙說，實際上這種相似性讓砷含毒，它可以輕易進入細胞進行破壞，像壞汽油進入到引擎中一樣。

尋找的過程：預測、尋找、培養、發現……

2006年在美國亞利桑那州一個外星生命討論會上，費麗莎·烏爾夫·西蒙曾暗示，一種用砷替代磷的生命形式是可能的。後來在《天體生物學》的一份報告上，她與其它幾位科學家預測一種「砷」式生命形式將可以存在。

一直支持這種觀點的大衛博士說：「終於讓費麗莎發現了」，他們一直在野外搜尋生物，也在太空尋找。

大衛博士與費麗莎·烏爾夫·西蒙聯合發表了報告。

為尋找到這種生物，費麗莎·烏爾夫·西蒙從單色湖提取土壤，單色湖含鹽、鹼性、擁有大量的砷。他們認為這類「砷」式生命極可能存在於含有豐富砷的環境中。

儘管自己相信以砷為食的有機體的確存在，不過費麗莎· 烏爾夫·西蒙還是說，每天去實驗室時都要摒住呼吸，擔心微生物會死掉，但沒有。她說：「對於微生物學家來說，光有物質沒有意義。」

新發現的微生物名為菌株GFAJ-1，它是常見細菌群 Gammaproteobacteria的成員，它是湖中成長最好的細菌。在砷中，這種細胞比在磷中成長要大60%。在放射性環境下，研究者發現砷原子在DNA能佔據重要位置，如同其它元素在分子中一樣。因此研究者找到了確證，砷的確能在DNA中成為主要元素。

值得一提的是GFAJ-1在磷的輔助下，它可以成長得更好，在某些方面GFAJ-1還是喜歡以磷為食。

研究者稱儘管極力餵食砷，但在該細菌中還是有一些磷元素。