“外星”细菌引发生命定义大争论

　　“这个庄严、沉静、帆影杳无的大海——这个地球上最凄凉角落里的最凄凉居民……”马克·吐温在《苦行记》第三十八章如此描述莫诺湖。被马克·吐温称为“最凄凉居民”的莫诺湖，最近却因全球瞩目而沸腾。在这个没有任何鱼儿可以生存的寂寞的湖里，科学家却发现了一种奇特的新生命，它们仿佛来自外星球——因为它们居然能够利用剧毒的砷，也就是俗称的砒霜，来进行新陈代谢！

　　吃砒霜不但没有被毒死，还能用它来维持生命？这可不是科幻小说里的情节。本月初，美国宇航局NASA的天体生物学家公布了这一发现。如果这个结果被确认，那么“生命及生命存在于何处”的定义将被扩大。也许，浩瀚的宇宙中，还有更多的外星生命，它们所需的生命基本元素真的与我们不同？

　　“外星”细菌并非来自外星球


　　而是能在地球上用第七种元素来合成生命的生物

　　“外星”细菌究竟是怎么回事？难道，它们真的来自外太空？其实并非如此。它们的家园就在地球上。

　　NASA的天体生物学家在新闻发布会上表示，他们是在邻近加利福尼亚州的莫诺湖收集到这种奇怪的微生物，放在实验室含有砷的混合试剂中培植了几个月，结果发现微生物体内的磷原子被砷原子置换出来了。负责这项研究工作的费丽莎·乌尔夫·西蒙说，每天她去实验室的时候都会屏住呼吸，生怕这些微生物会死去，但它们没有。要知道，砷可是地球上最具毒性的化学物质之一，而它的氧化物形式就是大家所熟知的毒药砒霜。

　　既然它就生活在地球上，为何称之为“外星”细菌？对此，专家解释，因为目前地球上已知的生物，都离不开磷、碳、氧、氨、氢、硫这六大生命元素，然而这种新发现的微生物，除了像地球上普通生命一样，可以六元素为基础而生存，还能“以砷代磷”，完全依赖剧毒的砷元素存活。“它与现在我们已知的地球生命都不一样，”此外，这个发现甚至可以改变人类向外太空寻找新生命的方式，以往，通常是通过寻找外星球上有没有六元素，来判定这里是否具备存在生命的可能性。但这个发现证明，一些星球虽然缺乏磷这种重要的生命元素，但也很可能有生物存在。

　　那是否真的存在第七种生命元素呢？为什么目前的生命必须是以六大元素为基础呢？

　　为何选六大元素作为生命基础

　　因为它们在所有已知生命中都无法取代

　　“其实一直有人提出硅基生命等猜想，但从严谨科学角度来说，目前还没有强有力的证据证明，有脱离了生命六大元素的生命存在。”中国科学院南京地质古生物研究所研究员、地质学和古生物学家陈均远说，在漫长的生命诞生，以及进化演变过程中，之所以会选择碳、氧、氮、氢、磷、硫这六大元素，而不是其它元素，是有原因的。

　　陈均远说，能够称得上生命的物质，需要满足一些基本的条件，比如新陈代谢、生长与繁殖、遗传变异和进化等。而六大元素在生命体里的存在，可不是简单的某元素分布在某部位。这些元素，有些是细胞的组成物质，有些则是维持细胞正常生命活动所必需的物质。

　　例如碳、氧、氮和氢在人体内的含量达到96%，它们都是构成蛋白质的必要成分，而蛋白质则是原生质的主要构成，可以说，没有蛋白质就没有生命。其中，碳可以说是最重要的元素，糖类、脂类等合成都需要大量的碳，因此，地球上的已知生命也被科学家称为“碳基生命”。

　　磷和硫也是细胞生命物质的重要组成成分，硫使得蛋白质的构架更加复杂多样；而核酸和磷脂这些重要化合物均含有磷，磷参与细胞的能量代谢，对遗传起到不可或缺的作用。

　　目前已知的地球生命中，无论植物还是动物，或是低等的微生物，它们都含有这六种元素，所以就把这六元素作为构成生命的最基本要素。

　　有人会疑问，除了这六种元素，人体内还有很多其他元素，比如铁、锌、铜、锰等微量元素，这些元素难道就不是生命元素了吗？陈均远说，除了六种元素，生命体内还可能会存在其它不同的元素，例如人体已知的元素就达60多种。但这些元素并不能简单称之为生命元素，它们对于人来说是不可或缺的，但对其他生命体来说就不一定，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，缺少就意味着死亡。

　　有了六大元素能否人造生命

　　专家表示生命的形成还有很多谜

　　既然人类已经知道生命必备元素是这六种，是不是意味着提取这六种元素，再营造出一定的环境，就可以人工创造出生命呢？陈均远表示，这太难太难了！“人工合成蛋白质已经费了九牛二虎之力了。”陈均远说，利用元素就想合成生命这是几乎不可能的。

　　“生命的起源，有三个过程是跑不了的。”中国科学院南京地质古生物研究所研究员袁训来说，第一个是从无机物到有机小分子，比如说一氧化碳、二氧化碳、水、氢气、氨气，这些东西先要合成有机小分子，就像氨基酸、嘌呤、核苷酸这些东西；第二个，由有机小分子到有机大分子，例如蛋白质、多糖、核酸这些物质，因为蛋白质是组成生物体的主要的物质，多糖等是组成细胞的骨架细胞壁的主要成分，核酸是遗传物质；第三个，就是生物大分子演化到原始单细胞的生命。

　　目前人类在实验室里，可以做到第二个过程，形成蛋白质。但最难的就是第三个过程：如何从无生命的大分子，变成生命。“也许是闪电、也许在热水中，大分子怎么能自我选择合成DNA、RNA，把其他的大分子抛弃掉？我们不知道；DNA、RNA自己能够复制，能够为下一代遗传下去，这个过程我们也并不知道；另外，精密的细胞膜又是怎么形成的？也不知道。”

　　袁训来说，从无机物到有机物，到有机化合物，再到有机生命体的演化，还需要很多的偶然性。有人曾经比喻，这些无机物好像一个垃圾堆里面什么都有，塑料、塑料瓶子、铁、废弃金属、油，而生命，而一个单细胞，就像一辆精美的奔驰车，一阵台风过后，这些垃圾竟然组装成了一个奔驰车，这是难以想象的吧？生命起源的过程非常非常的艰难。

　　磷和砷在元素表中是“兄弟”

　　但能否成为生命第七大元素还有很多疑点

　　而此次“外星”细菌的发现，是否真的可以证明生命的第七元素存在？

　　“如果研究本身是严谨可信的，那么这项发现的确非常罕见，也打破了我们固有的认知。”袁训来说，其实，在莫诺湖发现利用砷的生物已经不是新闻，但是能够用砷来维持生命的，这却是第一例。早在2008年，在莫诺湖就已经发现了用光能氧化亚砷酸，而不是光解水来进行光合作用的细菌。但是这次发现的微生物，却在用砷组成自身的各种关键分子，能够将砷纳入到自身的DNA中，可以被称作“砷基生命”，所以才会引起轰动。

　　然而，就在这几天，一些全球顶级科学家阅读了NASA这份报告后，表示报告存在“严重漏洞”，一些简单必要的实验步骤并未进行，将直接影响该项研究的可信度。例如：当从这一新物种细菌的任何分子中萃取DNA时，应当对DNA分子样本进行仔细的清洗，从而确保样本不被污染。事实上这种食砷细菌在水中存活，就意味着它的生存环境必然存在着磷酸盐，因为砷在水中会分解。而估计该研究小组就是用磷酸盐来浸泡的。

　　“会吃砷并不稀奇。最关键的是，我们都知道，生命遗传密码的构成必须有磷元素，而这种微生物在这方面是怎样用砷来完全取代磷的？”陈均远觉得，NASA的报告在最重要的方面“语焉不详”。

　　陈均远认为，至少凭目前公开的资料，还不足以证明砷能够成为生命的第七元素。在化学元素周期表中，磷和砷的位置很接近，属于同一族。作为和磷类似的物质，砷也时常参与到生物的新陈代谢中，但是它存在“先天不足”，如果用砷酸作连接物，DNA链就很容易断裂。所以，地球上的生命在选择时就摒弃了砷，选择了更加稳定的磷。“你想想，早期火山大规模爆发，地球上并不缺少砷元素啊，如果砷可以成为生命的必需元素，为什么现在我们已知的这些生命没有选择它呢？”