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6up美科学家发现“另类”细菌

发布日期:2021-02-17 10:17

  据新华社华盛顿12月2日电 美国航天局12月2日宣布,他们并未找到之前网络疯传的严格意义上的“外星生物”,但新发现了一种独特的细菌,能利用砷来代替磷元素构筑生命分子,进行一些关键的生化反应。

  这是首次发现构成生命的基本元素可以由其他元素取代。该发现将使人类对生命的认识发生重大改变,拓宽在地球极端环境乃至外星球寻找生命的思路。碳、氢、氧、氮、磷、硫是组成地球生命的六大基本元素。磷元素在细胞中起着极为重要的作用,包括维持遗传物质DNA和RNA的骨架、参与形成细胞膜、以三磷酸腺苷(ATP)分子的形式输送能量等。

  但美国航天局的科学家费丽萨·沃尔夫-西蒙等人发现,磷的这种地位并非不可代替。他们在《科学》杂志网络版上发表报告说,在美国加利福尼亚州东部的莫诺湖里生活的一种“另类”细菌,能利用砷来代替磷完成这些功能。

  由于周边地区矿物中富含砷,莫诺湖的砷浓度极高。科学家从湖底采集淤泥,用高砷低磷的人工盐进行培养,然后进行一系列稀释过程,尽量去除溶液中剩下的磷,用砷取代。结果发现,有一种微生物的长势明显比其他细菌要好。分离培养证实,这种细菌在砷溶液里的生长速度,能够达到在磷溶液中生长速度的60%。如果环境中既没有磷也没有砷,它就完全无法生长。

  这种细菌被称为GFAJ-1,属于变形菌门的盐单胞菌科。放射性标记表明,砷元素存在于这种细菌的多种重要部件中,包括蛋白质、脂类、ATP、构成DNA和RNA的核苷酸。光谱分析间接显示,在DNA骨架中,砷取代了磷的角色。

  沃尔夫-西蒙说,研究数据强有力地支持这种“另类”细菌用砷替代磷的看法。在元素周期表中,砷排在磷下方,两者属于同族,化学性质相似。事实上,砷对多数生物有毒正是因为这一点,它能够“劫持”磷参与的生化反应,制造混乱。此前曾经发现有微生物能够利用砷化合物来进行光合作用,但这是头一次发现直接用砷来构成生命基本分子的生物。

  人们早就设想,生命基本元素是可以被其他元素取代的,用硅元素取代碳元素作为生命分子核心的“硅基生命”出现在许多科幻作品中。新发现的细菌是类似设想的第一个实际例证,不过由于磷对生命的重要性比不上碳元素,这种细菌并不适合被称为“砷基生命”。

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