科學家在太平洋里發現了「呼吸砷」的生物

圖片來源：Noelle Held/Woods Hole Oceanographic Institution

對於大多數生物來說，砷是一種致命的毒藥，但最新研究表明，在太平洋低氧區的微生物都在吸入砷。

華盛頓大學海洋學Gabrielle Rocap是這項研究的合著者，該研究於2019年4月29日發表在《美國國家科學院院刊》上。Rocap在一份聲明中說：

我們早就知道海洋中的砷含量很低。但有機體可以利用砷來維持生命的想法——對於開闊的海洋來說，它是一種全新的新陳代謝。

研究小組分析了2012年前往墨西哥沿海熱帶太平洋的研究航行中所採集的樣本。海水樣本來自於地表以下的一個區域，那裡幾乎沒有氧氣。Rocap表示：

在海洋的一些地方，有一個沒有可測量氧氣的夾層。這些區域的微生物必須使用其它元素作為電子受體，以便從食物中提取能量。

一個由四個氧原子包圍的紫色砷原子是砷酸鹽（左）。由三個氧原子包圍的砷原子是亞砷酸鹽（右）。這項研究發現，海洋生物可以通過物質間的相互轉化，在缺氧的環境里獲得能量。圖片來源：Wikimedia

對海水中提取的DNA進行遺傳分析後，研究人員發現了兩種利用砷基分子轉化作為能量獲取方式的遺傳途徑。

他們認為，在水中發現的微生物可能與在溫泉或是陸地上被污染地點所發現的砷呼吸微生物有著遠親的關係。

加州莫諾湖的天然含砷量很高。據悉其中含有能夠過濾砷生存的微生物。

生物學家們認為，利用砷進行呼吸的策略是地球早期歷史的延續。在地球上出現生命的時期，空氣和海洋中的氧氣都很少。只有在光合作用現象變的廣泛，並將二氧化碳氣體轉化為氧氣之後，地球大氣中的氧氣才變得豐富了。早期的生命形式必須利用其它元素來獲取能量，如砷，而砷在當時的海洋中可能更為常見。

這項研究的第一作者是伍茲霍爾海洋研究所的博士後Jaclyn Saunders。她說：「我們發現，以前的遺傳特徵一直存在並保留至今。」

在氣候變化的情況下，呼吸砷的生物數量可能會再次增加。低氧區域預計也將擴大，溶解氧含量預計將在整個海洋環境中有所下降。Rocap說：「對於我來說，這隻能說明，海洋里還有很多我們所不知道的東西。」

作者：李彤馨/編譯

蝌蚪五線譜編譯自earthsky，譯者 李彤馨，轉載須授權

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