发现“砷基生命”

　　北京时间2010年12月3日凌晨3：00，美国宇航局（NASA）在它的华盛顿总部举行新闻发布会宣布：研究人员在加利福尼亚莫诺湖进行的试验首次发现，地球上的微生物也可以利用化学元素砷生长、繁殖。这种微生物在其细胞成分中以砷取代了磷。
　　莫诺湖？以砷为生？砷不是有毒的吗？
　　
　　发现以砷为食菌株GFAJ-1
　　为什么选择莫诺湖呢？莫诺湖（Mono Lake）位于美国加州东部，是加州第二大湖，面积大约有60平方英里，它存在世界上的时间已经超过70万年，因此成为北美最古老的湖泊之一。莫诺湖生成的这段冗长时间里，由于没有出口，盐及矿物质被东部山脉河川冲刷进入湖中，湖水经长期蒸发，将盐及矿物质留在湖中，使得这座湖的碱度比海水高二倍半，它是世界上天然水体里砷含量最高的地方之一。这种极端的生存环境造就了不少耐受极端环境的生物。
　　其实，在莫诺湖发现利用砷的生物早已不是新闻。2008年，科学家就已经发现了用光能氧化亚砷酸，而不是光解水来进行光合作用的细菌。不过这种细菌只是将砷的化合物作为光反应中的电子提供方来固定二氧化碳，但是这次由NASA赞助的科学家Felisa Wolfe-Simon在湖底发现并在实验室用砷成功培育的GFAJ-1菌株却完全不同，当研究人员将磷去掉，换成砷，这些微生物仍可以继续生长，放射性同位素标记证实了它们用砷组成自身的各种关键分子，对大多数生物有毒的砷，被它用来作为磷的替代物成为细胞的基本元素，因此被称作“砷基生命”而引起了学术界的轰动。
　　这种情况通常被认为是完全不可能的，因为砷对地球上多数生命有毒。著名的毒药砒霜，就是三氧化二砷。美国宇航局网站称，这项由美国宇航局资助的研究项目将改变科学家对地球上所有已知生命构成的基本认识。新的生命构成成分的发现将改写生物教科书，使地球外寻找生命的范围得以拓展。
　　
　　拓展天体生物学研究新思路
　　早在2010年11月29日，美国宇航局发布公告称将于北京时间12月3日凌晨3时举行发布会，宣布一项天体生物学的新发现，该项发现将影响对外星生命的搜寻。那么GFAJ-1的发现和NASA所说的天体生物学有什么关系呢？
　　一直以来，我们都认为组成生命六大基本元素是：碳、氢、氧、氮、磷、硫，中学生物理课本告诉我们是它们组成了生物体所需的各大物质：核酸、蛋白质、糖类、脂类。其中，磷是携带生命基因的DNA和RNA的主要化学成分，被认为是所有活细胞的最重要的元素。磷还是所有细胞(三磷酸腺苷)中携带能量的分子以及构成所有细胞隔膜的磷脂的核心成分。而GFAJ-1的细胞成分中以砷取代了磷，第一个证实了生命必需的元素可以替代的想法。
　　科学家们推测这些以砷为生的生命也许是我们这颗星球上很古老的居民。在地球上的磷还没有被生物圈搬运到全世界的时候，也许很多地方的生物只能靠砷吃饭，用亚砷酸来进行光合作用的生物也许比现代我们熟悉的光合生物出现得早。如果原始地球是这样一种景象，那么何况外星呢？我们认为砷基生命的结构不稳定，只是在我们这个物种的体温和我们感到舒适的室温条件下，而在其他星球的环境下情况又如何呢？它们也许实际上对于当地的生命来说是一片沃土。
　　其实之前人们也有想过有其他元素可以将六大元素取而代之，诸如一些科幻作品中多次出现“硅基生命”一词，即在元素周期表上碳下面一行的硅，取代碳成为生命的基石。不过，被科学首先证实的类似取代，却发生在了排在第五位的磷而不是碳身上。我们猜到了开头，却没有猜到结局。
　　这项研究的首席科学家、美国宇航局研究员费利萨·沃尔夫·西蒙表示：“我知道有些微生物可以呼吸砷，但我们发现的微生物与众不同，它的部分机体组成由砷构成。如果地球上的某些东西可以做这样一些出乎我们意外的事情，那么生命还能做哪些我们还未发现的事情呢？”
　　美国宇航局负责科学任务的副局长埃德·维勒尔在华盛顿也表示：“生命的定义因此扩展了。由于我们正在太阳系寻找生命迹象，所以，我们的思维必须更开阔一些，角度更多一些，对未知的生命进行研究。”
　　“科学始于当你不相信专家之时。”NASA发布会上的一位嘉宾这样说。这项研究成果将促使科学界重新检视许多领域目前正在进行的研究，其中包括对地球演化的研究、有机化学、生物地球化学循环、缓解疾病以及地球系统研究。这些发现也将在微生物学和其他研究领域开辟新的战场。
　　在一部喜剧电影《进化》中，当一块记载着外星生命轨迹的流星坠落到亚利桑那州荒漠后，外星生命就开始飞速进化，这种进化将很快支配整个世界，导致人类的灭亡。后来由大卫-杜楚尼主演的科研人员伊尔和他的朋友们从砒霜的毒性中得到灵感，在元素周期表中找到了对付外星人的武器——硒，于是若干加仑由硒制成的海飞丝成功地拯救了人类。那么，如果哪天真有纯粹的砷基外星生命入侵地球，说不定各种含磷丰富的洗涤剂也会成为我们的一大秘密武器。