昨天凌晨，美國宇航局（NASA）召開新聞發布會，宣布了一條或與“地外生命”有關的重大新聞：研究人員發表在最新出版的《科學快訊》上的報告稱，在美國加利福尼亞州莫諾湖中發現了一種細菌，它可以用“砷”取代“磷”來維持存活。此前，砷因為是劇毒物，一直被認為不太可能作為生命的基本構成元素。
NASA的新聞發布指出：這項發現足以改變人類對地球上生命的認識，也為人類尋找“地外生命”打開了新的視野。砷“插足”生命基本元素，究竟意味著什么？
“插足”深淺大有講究
地球上形形色色的生命體中，包含著各種各樣元素，但構成生命的基本元素一直被認為是碳、氫、氧、氮、磷、硫等6種。
說起砷，人們總會聯想到它的氧化物三氧化二砷（俗稱砒霜），與劇毒奪命物質有如此瓜葛的元素，似乎很不可能與生命構成相關。可是，科學家知道，在元素周期表中同一族的元素具有許多類似的化學特性，砷就與同族的磷相似。為此，NASA的研究人員提出了“砷可以替代磷成為生命體主要元素”的大膽假說，并且真的在自然界找到了一種細菌。這種證實假說的細菌生活在砷含量很高的環境中，體內的磷被砷替換，但能繼續存活、繁衍下去。
莫諾湖是西半球最古老的湖泊之一，在滄海桑田的變遷中，形成了高鹽、高堿、高砷的特殊環境。就在如此嚴酷的環境中，這種細菌頑強地生存下來。NASA研究人員把莫諾湖底的沉積物放在實驗室的低磷培養基中培養，并逐步增加培養基中砷的含量，直到其中的磷完全被砷取代。
他們看到了奇跡：盡管細菌的生長變得極其緩慢，每天只長10%左右（大腸桿菌的繁殖速度是20分鐘一代），但它們存活下來了，還繁殖出了后代！借助先進的技術手段，研究人員發現，砷竟然替代了磷，被作為基礎材料用來“修建”新的細胞，出現在蛋白質大分子、核酸等重要生命分子中。
微生物專家、中科院院士趙國屏認為，周期表中屬于同一族的化學元素在生物體內相互替代并發揮特殊的生物學功能是普遍現象；因此，在一些極端環境下，特化生物中的磷被砷替代參與生命運動和生物結構，合乎情理。
但是，關鍵在于砷的參與程度有多深：在生命過程中，磷并非是生物體內起輔助作用的微量元素，而是構成核酸骨架并在能量代謝和信號傳導中發揮重要作用的元素。NASA的研究顯示，雖然砷主要存在于核酸和蛋白中，但他們也在代謝小分子中發現了砷——這說明砷廣泛地替代了磷，參與從核酸到代謝各個層次的生命活動——這樣一來，這個發現對于人類重新認識生命構成的意義就非常重大了。
砷這么毒，怎么可能構成生命？中科院上海植物生理生態研究所研究員沈建華近年來致力于環境砷暴露導致的大規模人群慢性砷中毒研究，他告訴記者，砷對于人類是Ⅰ類致癌劑，但毒與不毒不可一概而論，比如人類呼吸的氧氣固然無毒，但超氧化物是有毒的。在這個新發現的細菌中，砷已經不是磷的“類似物”，而是“替代物”，因此也就說不上有毒了。當然，今天地球上的生物已高度適應現在的環境，因此很難找到一種生物更喜歡用砷來生息繁衍。但是，如果設想地球上生物起源之時，確實有一些砷含量極高（而含磷量又較少）的環境，或其他行星上有這樣的環境條件，那就很有可能進化出一種依賴砷的生存模式。
NASA的這一發現，為人類對生命起源和進化的認識推開了一扇窗，展現出一片全新的天空，乃至無窮想象與求證的空間。趙國屏說，最新發表的那個報告只是開端，更多問題有待探索。
重新探察“不可能有生命的星球”
生命的可能性總是超乎人類的想象。如果你以為地球上如此豐富多彩的生命形式，已窮盡了所有生命變化的可能性，那就大錯特錯了。砷作為一種重要生命元素的被發現，為生命的詮釋提示了新的可能性。
如果同屬一族的砷與磷可以互相替代，那么化學性質相近的碳與硅是否也能互換？地球上生命的細胞多以“碳基”為主（所以燒焦之后多是一團黑炭），但是否會存在“硅基”的生命呢？氧、硒、硫是否都可成為不同生命構成的能量來源呢？地球上一些極端環境中，也存在以硫維生的細菌。如果生命的形式不止于“地球模式”，那我們尋找“地外生命”的視野，是否應該更廣闊？
這些問題早就縈繞在天文學家腦海中，NASA的新發現為曾經的異想天開，提供了一個堅實的依據。上海市天文學會名譽理事長、中科院上海天文臺研究員趙君亮說，這為人類搜尋“地外生命”增加了更多不確定性——
迄今為止，人類總是假設“地外生命”尤其是高等生命，應生存于與地球相似的環境中：類似的大氣，類似的化學元素，最好還有類似的紅花綠草、山川河流。但這種細菌的發現告訴我們：以前認為不可能存在生命的星球，得重新打量了！也許人家恰恰不能沾水，卻能喝硫酸、水銀呢？
趙君亮說，人類已經發現的外星行星有三四百顆，但類地行星甚少，以往天文學家試圖通過光譜分析探測這些行星的大氣組成，來推測是否可能存在生命，以及那里的生命可能已進化到何種階段；現在看來，需要尋找更廣泛的探測依據，以探究某個星球上是否有我們不曾想到的生命存在形式。
