科學家在太平洋水域發現奇特的「砷呼吸」微生物

傳統研究指出，砷對幾乎所有生物都有著巨大的毒性。但是近日，華盛頓大學的研究人員們發現，在廣袤的太平洋中，某些微生物不僅可以耐受，甚至可以做到「連呼吸中都帶著砷元素」。顯然，這項研究讓我們對生命如何適應環境的變化、以及在其它星球上探尋生命，有了更加獨到的見解。

（圖自：Noelle Held / Woods Hole 海洋研究所，via New Atlas）

在地球上，許多生物都需要通過呼吸作用，讓氧氣在身體的細胞中流動。如果缺少氧氣，顯然會對這些生物的生理機能（甚至生存狀況），帶來不可預估的嚴重影響。

然而在地球上，也有許多在極端環境下生存的生物，它們竟然進化出了可以利用其它元素進行『呼吸』的技能（通常為氮或硫）。

研究合著者 Gabrielle Rocap 指出：「在海洋中的某部分『三明治』水域，幾乎測不到氧氣的含量。因而這裡的生物必須藉助其它元素為電子受體，以便從食物中提取能量」。

據悉，這一發現是在墨西哥海岸附近的太平洋聚集區的水樣中得到的。

通過對樣本的 DNA 進行遺傳學分析，研究團隊發現了兩條已知的遺傳途徑。

這類微生物可將某種形式的砷分子轉化為另一種形式（反之亦可），以幫助其獲得能量。

（圖自：Wikimedia，via 華盛頓大學）

其實早就有研究人員在砷含量較高的溫泉或湖泊中，發現過可以吸入砷的微生物。但是在砷元素含量並沒有那麼高的海洋中，這點卻是相當奇特的。

Rocap 指出，鑒於有機體可藉助『砷呼吸』來生存，它也開闊了我們『了解一種全新的新陳代謝方式』的眼界。

儘管這類微生物僅占其所處水域中微生物總量的百分之一，但它們似乎與陸地和湖泊中的（砷呼吸）同類有著很大的聯繫。

一個猜測是，這種生存策略是遠古時代的一種延續，那時地球上砷元素在自然界的含量，要比現在高得多。

研究一作 Jaclyn Saunders 表示：「我們發現了仍在那裡的遺傳信號特徵，遠古海洋的遺迹，其實一直存續到了今天」。

最酷的是，它們可以在砷含量相當低的環境中表達其基因，這拓展了我們在其它富砷極端環境中尋找『砷呼吸』生物體的界限。

預計隨著氣候的變化，地球海洋中的溶解氧總量會出現下降，類似『砷呼吸』微生物可能會再度捲土重來。

下一步，研究團隊將嘗試在實驗室環境中培養這些微生物，以加深對它們的了解。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。原標題為：

《Complete arsenic-based respiratory cycle in the marine microbial communities of pelagic oxygen-deficient zones》

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！