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NASA發現新微生物利用砷進行新陳代謝(組圖)

 2010-12-03 10:31 桌面版 简体 打賞 0
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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。

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