在有氧气之前 地球上的生命靠什么呼吸

人类、动物和植物等生命体，基本上都依靠氧气，进行呼吸作用，维持生命的运转，但是，在地球有氧气之前，地球上的生命呼吸的是什么呢？据研究，数十亿年前，早在氧气可用之前，臭名昭著的毒药砒霜可能是为我们的星球带来生命的化合物。在智利的阿塔卡马沙漠，一处名为“Laguna La Brava”的地方，科学家们一直在研究一条紫色的光合微生物带，它们生活在一个永远没有氧气的高盐湖中。“我从事微生物席的研究已有35年，”康涅狄格大学的地球学家皮耶特·维斯切说，“这是我在地球上能找到的唯一一处可以在完全没有氧气状态下生存的微生物席。”石化成为叠层石的微生物席在地球上存在已有至少35亿年。然而，在其存在的最初10亿年中，地球上尚无氧气可用于光合作用。这些生命形式如何在这样的极端条件下生存仍是未知数。但是在研究了目前仍存在的叠层石和极端微生物之后，研究人员发现了少数可能性。尽管长期以来，人们一直认为铁、硫和氢可以作为氧的替代物，但一直到加利福尼亚州的高盐瑟尔斯湖和莫诺湖内发现“砷微生物”（arsenotrophy）后，砷才成为替代氧的潜在竞争者。从那之后，西澳大利亚“Tumbiana Formation”的叠层石就表明，在前寒武纪，捕获光和砷曾经也是光合作用的一种有效方式。但铁和硫就没有这种功能。就在去年，研究人员在太平洋发现了一种同样呼吸砷的丰富生命形式。甚至，Laguna La Brava的生命形式也与一种名为Ectothiorhodospira sp。的紫色硫细菌非常相似。该细菌最近在内华达州的一个富含砷的湖泊中被发现，它似乎可以把化合物亚砷酸盐氧化成另一种形式的砷酸盐，来进行光合作用。尽管Laguna La Brava的微生物是否也代谢亚砷酸盐仍需要更多研究来验证，但初步的研究发现，这些微生物席周围的流水中含有大量的硫化氢和砷。如果作者是正确的，且Laguna La Brava的微生物也确实是在“呼吸”砷的话，这些将是第一个在永久且完全无氧的微生物席中呼吸砷的生命形式，而这样的环境与我们预测的前寒武纪环境相似。因此，这些微生物席将是非常好的模型，可以帮助我们理解地球上一些可能的最早生命形式。尽管基因组研究表明，Laguna La Brava的微生物席拥有代谢砷和硫的工具，但作者们也表示，它们的砷酸盐还原似乎比硫酸盐还原更有效。无论如何，研究人员称，目前有强有力的证据表明这两种途径都存在，而这也足以在地球生命早期支持大量微生物席的生存。如果该团队是正确的话，那么我们可能需要在别的地方寻找生命形式。“在火星上寻找生命证据时，科学家们会关注铁元素，或许未来他们也可以关注一下砷元素，”维斯切说。显然，砷可不只是毒药。推荐您阅读更多有关于“氧气砒霜生命”的文章