NASA新发现:“异形”就在地球上
浙江在线-钱江晚报
说起砷元素,大多数人首先想到的可能是它的剧毒化合物——砒霜。美国航空航天局(NASA)在北京时间12月3日凌晨3点举行的新闻发布会上表示,他们新发现了一种独特的细菌,与其他已知的生命形态不同,这种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。
科学界以往认为生命由碳、氢、氮、氧、磷和硫六种元素构成,这项发现拓宽了科学界以往对构成生命基本元素的认知,或许也为科学家探索外星生命提供新的参考依据。
剧毒砷也能培育生命
NASA天体生物学家费利萨·沃尔夫-西蒙是这种新生命形态的发现者。她当日在新闻发布会上说,他们在邻近加利福尼亚州的莫诺湖发现的细菌“GFAJ-1”不仅能像地球上的普通生命一样以生命六元素(磷、碳、氧、氦、氢、硫)为基础而生存,还能“以砷代磷”,完全依赖剧毒的砷元素存活。
科学界一直认为,磷是构成生命的六种基本元素之一,而砷是地球上最具毒性的化学物质之一,但“GFAJ-1”在实验室环境下不仅能以砷为食,还可以将砷元素与自己DNA分子结合,代替磷的位置,使砷作为构成其生命的一个重要部分。
费利萨称,“GFAJ-1”在生物结构上与地球物种很相似,但同时还具有明显的外星生物特征,其“以砷代磷”的奇特生命形式似乎只能在科幻小说中看到,这一发现将从“根本上改变我们定义生命的方式,甚至是寻找生命的方式……这一重大发现证明,一些行星的大气层虽然缺乏磷这种重要的生命元素,但也很可能有生物存在。”
“以砷代磷”长得更好
费利萨和同事安巴尔、保罗·戴维斯几年前开始探讨一个想法,即地球上可能存在与已知生命不同的全新生命形态,也就是科学家所说的“超自然生命”。
三人2009年发表论文提出,由于在元素周期表中,砷位于磷下方,与磷同族,具有相似的化学性质,地球上或许存在“以砷代磷”的生命形态。
“我们不仅假设,类似已知生命形态的生化系统能够利用砷酸盐取代磷酸盐在生物方面的作用,”费利萨说,“而且我们猜测,这类有机体曾出现在远古时期的地球,甚至依然在当今地球某些特殊的环境中生存。”
为寻找到这种生物,费利萨从加州莫诺湖湖底提取了富含砷的土壤,并最终发现了“GFAJ-1”。
“GFAJ-1”是该湖中生长得最好的细菌,属于盐单胞菌科。科学家将其带回实验室,放在不同的环境中培养,发现其在多砷环境中的“个头”比在多磷环境中大60%。
当研究人员将磷完全去掉,换成砷,这些细菌还可以继续生长。在放射性环境中观察可以看出,砷原子在“GFAJ-1”的DNA中甚至占据着重要位置。因此费利萨等研究人员确定,砷占生命构成主要地位的生命体确实存在,其超乎想象的适应能力是人类已知任何生命体都不具备的。
人类寻找外星人多了条“路”
美国航天局本周早些时候通报说,将举行一场新闻发布会,宣布科学家在“天体生物学领域的新发现,这一发现足以影响对外星生命的搜寻”,引发网络热议。
天体生物学的研究对象是宇宙生命,包括这些生命的起源、进化、所处位置以及能否延续等课题。
如果经证实,砷确实能作为构成生命的另一基本元素,科学家在探索外星生命时将不再局限先前六种元素,而多了一个参考依据和思路。
NASA另一名天体生物学家帕米拉康拉德3日也指出,一直以来,人类都在火星和土卫六“提坦”上寻找以生命构成六要素为基础的外星生命,但既然现在地球上都找到了“GFAJ-1”这种非比寻常的生命,科学家从今往后应该充分发挥想象力,不要再拘泥于那些现有生命构成的条件。譬如在“提坦”上,其零下179摄氏度的极寒环境显然不适合磷基生命生存,但是砷基生命就能适应。
除了为探索外星生命开辟新的道路,“GFAJ-1”细菌还能在新型生物燃料、水污染和有毒物质污染等领域提供更多的发展思路。