“外星”細(xì)菌引發(fā)生命定義大爭論

　　“這個莊嚴(yán)、沉靜、帆影杳無的大?！@個地球上最凄涼角落里的最凄涼居民……”馬克·吐溫在《苦行記》第三十八章如此描述莫諾湖。被馬克·吐溫稱為“最凄涼居民”的莫諾湖，最近卻因全球矚目而沸騰。在這個沒有任何魚兒可以生存的寂寞的湖里，科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)了一種奇特的新生命，它們仿佛來自外星球——因為它們居然能夠利用劇毒的砷，也就是俗稱的砒霜，來進(jìn)行新陳代謝！

　　吃砒霜不但沒有被毒死，還能用它來維持生命？這可不是科幻小說里的情節(jié)。本月初，美國宇航局NASA的天體生物學(xué)家公布了這一發(fā)現(xiàn)。如果這個結(jié)果被確認(rèn)，那么“生命及生命存在于何處”的定義將被擴大。也許，浩瀚的宇宙中，還有更多的外星生命，它們所需的生命基本元素真的與我們不同？

　　“外星”細(xì)菌并非來自外星球


　　而是能在地球上用第七種元素來合成生命的生物

　　“外星”細(xì)菌究竟是怎么回事？難道，它們真的來自外太空？其實并非如此。它們的家園就在地球上。

　　NASA的天體生物學(xué)家在新聞發(fā)布會上表示，他們是在鄰近加利福尼亞州的莫諾湖收集到這種奇怪的微生物，放在實驗室含有砷的混合試劑中培植了幾個月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微生物體內(nèi)的磷原子被砷原子置換出來了。負(fù)責(zé)這項研究工作的費麗莎·烏爾夫·西蒙說，每天她去實驗室的時候都會屏住呼吸，生怕這些微生物會死去，但它們沒有。要知道，砷可是地球上最具毒性的化學(xué)物質(zhì)之一，而它的氧化物形式就是大家所熟知的毒藥砒霜。

　　既然它就生活在地球上，為何稱之為“外星”細(xì)菌？對此，專家解釋，因為目前地球上已知的生物，都離不開磷、碳、氧、氨、氫、硫這六大生命元素，然而這種新發(fā)現(xiàn)的微生物，除了像地球上普通生命一樣，可以六元素為基礎(chǔ)而生存，還能“以砷代磷”，完全依賴劇毒的砷元素存活?！八c現(xiàn)在我們已知的地球生命都不一樣，”此外，這個發(fā)現(xiàn)甚至可以改變?nèi)祟愊蛲馓諏ふ倚律姆绞?，以往，通常是通過尋找外星球上有沒有六元素，來判定這里是否具備存在生命的可能性。但這個發(fā)現(xiàn)證明，一些星球雖然缺乏磷這種重要的生命元素，但也很可能有生物存在。

　　那是否真的存在第七種生命元素呢？為什么目前的生命必須是以六大元素為基礎(chǔ)呢？

　　為何選六大元素作為生命基礎(chǔ)

　　因為它們在所有已知生命中都無法取代

　　“其實一直有人提出硅基生命等猜想，但從嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)角度來說，目前還沒有強有力的證據(jù)證明，有脫離了生命六大元素的生命存在?！敝袊茖W(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員、地質(zhì)學(xué)和古生物學(xué)家陳均遠(yuǎn)說，在漫長的生命誕生，以及進(jìn)化演變過程中，之所以會選擇碳、氧、氮、氫、磷、硫這六大元素，而不是其它元素，是有原因的。

　　陳均遠(yuǎn)說，能夠稱得上生命的物質(zhì)，需要滿足一些基本的條件，比如新陳代謝、生長與繁殖、遺傳變異和進(jìn)化等。而六大元素在生命體里的存在，可不是簡單的某元素分布在某部位。這些元素，有些是細(xì)胞的組成物質(zhì)，有些則是維持細(xì)胞正常生命活動所必需的物質(zhì)。

　　例如碳、氧、氮和氫在人體內(nèi)的含量達(dá)到96%，它們都是構(gòu)成蛋白質(zhì)的必要成分，而蛋白質(zhì)則是原生質(zhì)的主要構(gòu)成，可以說，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。其中，碳可以說是最重要的元素，糖類、脂類等合成都需要大量的碳，因此，地球上的已知生命也被科學(xué)家稱為“碳基生命”。

　　磷和硫也是細(xì)胞生命物質(zhì)的重要組成成分，硫使得蛋白質(zhì)的構(gòu)架更加復(fù)雜多樣；而核酸和磷脂這些重要化合物均含有磷，磷參與細(xì)胞的能量代謝，對遺傳起到不可或缺的作用。

　　目前已知的地球生命中，無論植物還是動物，或是低等的微生物，它們都含有這六種元素，所以就把這六元素作為構(gòu)成生命的最基本要素。

　　有人會疑問，除了這六種元素，人體內(nèi)還有很多其他元素，比如鐵、鋅、銅、錳等微量元素，這些元素難道就不是生命元素了嗎？陳均遠(yuǎn)說，除了六種元素，生命體內(nèi)還可能會存在其它不同的元素，例如人體已知的元素就達(dá)60多種。但這些元素并不能簡單稱之為生命元素，它們對于人來說是不可或缺的，但對其他生命體來說就不一定，可以被取代。而六大元素是所有已知生命都不能缺少和取代的，缺少就意味著死亡。

　　有了六大元素能否人造生命

　　專家表示生命的形成還有很多謎

　　既然人類已經(jīng)知道生命必備元素是這六種，是不是意味著提取這六種元素，再營造出一定的環(huán)境，就可以人工創(chuàng)造出生命呢？陳均遠(yuǎn)表示，這太難太難了！“人工合成蛋白質(zhì)已經(jīng)費了九牛二虎之力了?！标惥h(yuǎn)說，利用元素就想合成生命這是幾乎不可能的。

　　“生命的起源，有三個過程是跑不了的。”中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員袁訓(xùn)來說，第一個是從無機物到有機小分子，比如說一氧化碳、二氧化碳、水、氫氣、氨氣，這些東西先要合成有機小分子，就像氨基酸、嘌呤、核苷酸這些東西；第二個，由有機小分子到有機大分子，例如蛋白質(zhì)、多糖、核酸這些物質(zhì)，因為蛋白質(zhì)是組成生物體的主要的物質(zhì)，多糖等是組成細(xì)胞的骨架細(xì)胞壁的主要成分，核酸是遺傳物質(zhì)；第三個，就是生物大分子演化到原始單細(xì)胞的生命。

　　目前人類在實驗室里，可以做到第二個過程，形成蛋白質(zhì)。但最難的就是第三個過程：如何從無生命的大分子，變成生命?！耙苍S是閃電、也許在熱水中，大分子怎么能自我選擇合成DNA、RNA，把其他的大分子拋棄掉？我們不知道；DNA、RNA自己能夠復(fù)制，能夠為下一代遺傳下去，這個過程我們也并不知道；另外，精密的細(xì)胞膜又是怎么形成的？也不知道?！?br/>
　　袁訓(xùn)來說，從無機物到有機物，到有機化合物，再到有機生命體的演化，還需要很多的偶然性。有人曾經(jīng)比喻，這些無機物好像一個垃圾堆里面什么都有，塑料、塑料瓶子、鐵、廢棄金屬、油，而生命，而一個單細(xì)胞，就像一輛精美的奔馳車，一陣臺風(fēng)過后，這些垃圾竟然組裝成了一個奔馳車，這是難以想象的吧？生命起源的過程非常非常的艱難。

　　磷和砷在元素表中是“兄弟”

　　但能否成為生命第七大元素還有很多疑點

　　而此次“外星”細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)，是否真的可以證明生命的第七元素存在？

　　“如果研究本身是嚴(yán)謹(jǐn)可信的，那么這項發(fā)現(xiàn)的確非常罕見，也打破了我們固有的認(rèn)知。”袁訓(xùn)來說，其實，在莫諾湖發(fā)現(xiàn)利用砷的生物已經(jīng)不是新聞，但是能夠用砷來維持生命的，這卻是第一例。早在2008年，在莫諾湖就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了用光能氧化亞砷酸，而不是光解水來進(jìn)行光合作用的細(xì)菌。但是這次發(fā)現(xiàn)的微生物，卻在用砷組成自身的各種關(guān)鍵分子，能夠?qū)⑸榧{入到自身的DNA中，可以被稱作“砷基生命”，所以才會引起轟動。

　　然而，就在這幾天，一些全球頂級科學(xué)家閱讀了NASA這份報告后，表示報告存在“嚴(yán)重漏洞”，一些簡單必要的實驗步驟并未進(jìn)行，將直接影響該項研究的可信度。例如：當(dāng)從這一新物種細(xì)菌的任何分子中萃取DNA時，應(yīng)當(dāng)對DNA分子樣本進(jìn)行仔細(xì)的清洗，從而確保樣本不被污染。事實上這種食砷細(xì)菌在水中存活，就意味著它的生存環(huán)境必然存在著磷酸鹽，因為砷在水中會分解。而估計該研究小組就是用磷酸鹽來浸泡的。

　　“會吃砷并不稀奇。最關(guān)鍵的是，我們都知道，生命遺傳密碼的構(gòu)成必須有磷元素，而這種微生物在這方面是怎樣用砷來完全取代磷的？”陳均遠(yuǎn)覺得，NASA的報告在最重要的方面“語焉不詳”。

　　陳均遠(yuǎn)認(rèn)為，至少憑目前公開的資料，還不足以證明砷能夠成為生命的第七元素。在化學(xué)元素周期表中，磷和砷的位置很接近，屬于同一族。作為和磷類似的物質(zhì)，砷也時常參與到生物的新陳代謝中，但是它存在“先天不足”，如果用砷酸作連接物，DNA鏈就很容易斷裂。所以，地球上的生命在選擇時就摒棄了砷，選擇了更加穩(wěn)定的磷?！澳阆胂?，早期火山大規(guī)模爆發(fā)，地球上并不缺少砷元素啊，如果砷可以成為生命的必需元素，為什么現(xiàn)在我們已知的這些生命沒有選擇它呢？”