生物学家分离出了一种细菌，它可以用一种致命的化学物质替代构成生命的关键组成部分之一，NASA表示，这一发现可能对天体生物学和我们对地球生命的理解产生重大影响。
在这项研究中，研究人员检查了生活在加利福尼亚州东北部一个非常咸且富含砷的湖泊中的细菌，该湖泊离优胜美地国家公园不远。它不是外星人，也不是“新生命”——它是一种生活在困难环境中并经过实验室故意操纵的现有细菌。
但其结果很有趣，因为以前从未做过类似的事情。我们所知的生命都依赖于六种关键成分——碳、氢、氧、氮、硫和磷。这种细菌可以从磷转向砷——通常是一种致命的毒素——不仅能生存，还能茁壮成长。根据这项研究，它可以如此彻底地用砷替代磷，以至于砷被整合到其 DNA 和其他生物分子（如 ATP）中。这是首次，它颠覆了我们对生命运作方式的假设。
更新：亚利桑那州立大学教授詹姆斯·埃尔瑟（James Elser）说：“我不知道是否需要一本新教科书，但今天之后，肯定有一些段落和句子需要重写。”
然而，这对天体生物学意味着什么还很推测。在寻找其他世界的生命时，特别是像土星的卫星泰坦或火星土壤这样的有希望的地方，科学家会寻找我们所知的生命的迹象。这意味着碳基生命、以氧气和二氧化碳为基础的呼吸、氨基酸等等。
这一发现告诉我们，我们应该抛弃这些假设，拓宽视野。如果一种普通的地球细菌可以依靠有毒化学物质生存，那么谁知道太阳系的其他地方会隐藏着什么呢？我们必须重新校准我们的质谱仪。
NASA戈达德太空飞行中心的天体生物学家、即将执行寻找生命迹象实验的“好奇号”火星车首席研究员之一帕梅拉·康拉德（Pamela Conrad）说：“我发现这个结果令人欣喜，因为它可能迫使我拓宽关于环境成分能够支持宜居性的概念。这意味着我们仍然不知道关于什么可能使另一个星球成为宜居环境的一切。我们必须越来越拓宽我们的视角。”
根据NASA天体生物学研究所的科学家、今天发布的论文的首席作者费利萨·沃尔夫-西蒙（Felisa Wolfe-Simon）的说法，就其新陈代谢而言，这种细菌——一种名为GFAJ-1的变形菌——实际上并没有什么特别之处。例如，它不是化能自养细菌，不使用化学物质而是光来生产食物。从这个方面来说，它比生活在过热海底热泉或黄石国家公园严酷的硫磺湖中的、研究得很好的极端微生物还要不那么令人兴奋。
但它之所以令人感兴趣，是因为它是一种化学突变体。在沃尔夫-西蒙实验室富含砷的环境中，它的 DNA 发生了变化。它在构成 DNA 主链的核酸中用砷替代了磷，埃尔瑟说这是一个革命性的结果。
埃尔瑟周四在新闻发布会上说：“所有生物都使用磷来构建它们的 DNA。事实是，我今天坐在这里讨论这种可能性不成立，这相当令人震惊。”
沃尔夫-西蒙说，至少，这对我们理解微生物很有意义。微生物是生命中最古老、最普遍的形式，这项研究表明我们对它们的了解比我们想象的要少。可能还有许多其他种类的微生物能够耐受甚至茁壮成长于砷。例如，这只是第一次有人真正尝试寻找它们。
沃尔夫-西蒙说，她已经思考化学取代问题好几年了。早在2006年，当她还是亚利桑那州立大学的博士后时，她就提出寻找能够通过用各种化学物质替代生命构建模块来生存的生命形式。这并非一个不切实际的假设——过去有一些微量金属元素相互替代的例子，包括某些软体动物用铜替代铁作为氧载体。被替代的元素具有一些化学相似性，使得转变过程相对简单。
砷和磷在化学上也具有相似性——砷在元素周期表中位于磷的下方，并且它们的元素外层电子数相同，这使得它们的行为相似。因此，用砷替代磷在理论上是说得通的。沃尔夫-西蒙想找出它是否在实践中可行，并且她在一个很可能的地方进行了寻找——加州的莫诺湖，该湖尽管含有高浓度的砷和相当于海水三倍的盐度，但却生命繁盛。
沃尔夫-西蒙和同事们采集了湖泊的岩芯样本，并将 GFAJ-1 带到实验室。他们模拟了湖泊环境，并稀释了天然磷，直到混合物富含砷。这种微生物茁壮成长，体积增大了1.5倍——它们的细胞内形成了类似液泡的结构，这也是其生长的一部分。康拉德在NASA表示，生命形式的结构会因环境而改变，这是符合逻辑的。
该团队使用了多种分析方法来证明该微生物在其 DNA 中积累了砷。沃尔夫-西蒙说，它仍然含有一些磷，但不足以解释其生长。
她已经在进行一项更新的研究，以确定当微生物能够用砷和磷作为 DNA 成分进行复制时会发生什么。这很可能是确定该微生物的能力——以及如何使用它的众多研究中的第一个。例如，它可以帮助清理含砷的有毒废物。在能源供应（以及磷供应）日益减少的世界里，它甚至可能导致非磷基生物燃料的来源。但埃尔瑟说，就目前而言，那很大程度上是科幻小说。
而且，尽管对这种微小微生物的炒作，外星生命仍然牢牢地处于那个范畴。
