《万物》——早期生命之钥

如今，一提到砷，很多人的第一反应就是砷（三氧化二砷）。然而，数十亿年前，砷对地球生命的重要性可能就像今天的氧气一样。在智利的阿塔卡马沙漠里，有一个名叫拉布拉瓦的湖。长期以来，科学家们一直在研究这个完全厌氧的高盐湖中的光合微生物。这些微生物存在于藻垫结构中，看起来像美丽的紫色丝带。 康涅狄格大学地球科学家皮特·维舍尔说：“过去35年我一直在研究微生物垫，这是我发现的唯一能在完全厌氧条件下生存的微生物垫生态系统。”

由微生物藻垫形成的化石称为叠层石。人类发现的最古老的叠层石形成于35亿年前——这意味着地球上的微生物在那时就已经开始繁盛。但与今天的生物不同的是，这些微生物虽然可以进行光合作用，但它们并没有进化出分解水和释放氧气的能力，也不能在呼吸时利用氧气。那么，这些原始微生物是如何生存的呢？科学家们在研究叠层石和仍然生活在地球上的一些极端微生物后发现了一些想法。

长期以来，铁、硫和氢一直被认为是地球早期缺氧时期氧气替代品的有力竞争者。直到科学家发现了加州超盐湖塞勒斯湖和莫诺湖的微生物“吃掉”砷的现象，他们才开始考虑砷的可能性。此后，科研人员从西澳大利亚的叠层石化石中找到了证据，证明在前寒武纪时期，微生物可以利用砷进行光合作用，为自己创造营养物质，并利用砷来“呼吸”并利用这些营养物质。 拉布拉瓦藻丛中的生命主要是紫色硫细菌，它们与最近在内华达州一个富含砷的湖中发现的一种名为外硫红螺菌（Ectothiorhodospira sp.）的细菌非常相似。不释放氧气，但将亚砷酸盐氧化成砷酸盐。前者是否也通过光合作用代谢亚砷酸还有待进一步研究。然而，收集的样本显示这些微生物垫附近的水富含硫化氢和砷。 如果科学家的推测正确，生活在拉布拉瓦盐湖中的微生物依靠砷来维持光合作用，那么这将是人类发现的第一个在完全厌氧环境中生长的微生物藻垫。由于这种无氧环境与前寒武纪时期的环境非常相似，这些现代微生物垫将成为我们研究地球早期生命的最佳样本。 研究结果表明，拉布拉瓦盐湖的微生物藻垫既能代谢砷，又能代谢硫，但前者的效率远高于后者。从目前的发现来看，远古生命可以通过砷和硫进行光合作用，产生的营养物质足以维持人口的生存。

（本文摘自《万物》 《万物》 | 万物杂志订阅_杂志铺:杂志折扣订阅网 (zazhipu.com)）