NASA發現新微生物種 生命形式將重新定義

http://www.sciencemag.org/content/early/2010/12/01/science.1197258

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》報道稱，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、生命存在于何處”概念的范圍將擴大。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于生命的固有觀念並不是那麼回事。”本周五，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械人。” 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 搜索外星生命時范圍要擴大　

　　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，也沒有南極洲幹谷的概念。

　　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，還是要擴大搜索范圍？”

　　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。

　　在華學周期表中，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：“終于讓費麗莎發現了”，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”式生命極可能存在于含有豐富砷的環境中。盡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：“對于微生物學家來說，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。研究者稱盡管極力喂食砷，但在該細菌中還是有一些磷元素。


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