数十亿年前,早在氧气出现之前,臭名昭著的毒物砷就可能是为我们的星球注入新生命的化合物。
在智利阿塔卡马沙漠的一个名为拉古纳拉布拉瓦的地方,科学家们一直在研究生活在永久缺氧的高盐湖中的光合微生物的紫色丝带。
“我从事微生物垫研究大约 35 年了,”说康涅狄格大学的地球科学家彼得·维舍尔。
“这是地球上唯一一个我能找到完全在没有氧气的情况下工作的微生物垫的系统。”
形成叠层石化石的微生物垫在地球上已经丰富存在了至少 35 亿年,但在它们存在的最初 10 亿年里,没有氧气进行光合作用。
这些生命形式如何在如此极端的条件下生存仍然未知,但通过检查当今生活的叠层石和极端微生物,研究人员已经找出了一些可能性。
虽然铁、硫和氢长期以来建议的作为氧气的可能替代品,直到发现“毒气营养在加利福尼亚州的高盐度塞尔斯湖和莫诺湖中,砷也成为了一个竞争者。
从那时起,来自西澳大利亚图比亚纳地层的叠层石表明,捕获光和砷曾经是前寒武纪光合作用的有效模式。 对于铁或硫磺则不然。
就在去年研究人员在太平洋中发现了一种丰富的生命形式,它们也呼吸砷。
甚至拉布拉瓦生命形式也非常类似于一种紫色硫细菌,称为外硫红螺菌属 sp.,这是最近成立在内华达州一个富含砷的湖中,它似乎通过将化合物亚砷酸盐氧化成不同形式的砷酸盐来进行光合作用。
虽然需要更多的研究来验证拉布拉瓦微生物是否也代谢亚砷酸盐,但初步研究发现这些垫子周围的湍急的水富含硫化氢和砷。
如果作者是对的,拉布拉瓦微生物确实“呼吸”砷,那么这些生命形式将是第一个在永久且完全无氧的微生物垫中这样做的生命形式,类似于我们在前寒武纪环境中所期望的那样。
因此,它的垫子是了解我们星球上一些可能最早的生命形式的一个很好的模型。
虽然基因组研究表明拉布拉瓦垫具有代谢砷和硫的工具,但作者表示,其砷酸盐还原似乎比硫酸盐还原更有效。
不管怎样,他们说有强有力的证据表明这两种途径都存在,并且这些足以支持地球生命早期的广泛微生物垫。
如果该团队是正确的,那么我们可能需要在其他地方扩大对生命形式的搜索。
“在寻找生命存在的证据时,[科学家]将研究铁,也许他们也应该研究砷,”说费舍尔.
它确实不仅仅是一种毒药。
该研究发表于通讯 地球与环境。