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【2010 年底最受矚目的天文生物學新聞】「砷磷」裡的那個「它」 2010 年 12 月,許多 UFO 迷以為 NASA 要發佈天文生物大發現的新聞,結果卻是關於一株 來自美國東加州墨諾湖(Mono Lake)的細菌。雖然讓 UFO 迷失望,但是這株細菌卻佔盡 全球科學新聞版面,這株命名為 GFAJ-1 的細菌能夠利用砷取代磷元素來生長。這個觀察 因為顛覆了過去「六大基本生命元素(氫、碳、氮、氧、硫、磷)無可取代」的認知而備 受矚目,引發各界不同角度的討論;但這裡我們先用客觀的立場來看看這個研究的內容。 這個研究由美國國家航空太空總署 天文生物研究院 Felisa Wolfe-Simon 主導的團隊所完成。研究方法是利 用含有高濃度砷離子(5 毫莫耳濃度) 的人工合成培養基連續培養墨諾湖 的細菌樣本後,篩出了一株耐砷性 極高的細菌(GFAJ-1),在分類學 上是一種耐鹽菌(屬於桿狀鹽單胞 菌科)。 實驗中,作者發現在此含有高量砷 酸根(AsO4-3)成分的培養基(其

圖說:上圖是兩部份組成的合成影像。圖中背景部份是美國 東加州鹼性高鹽墨諾湖石灰華形成的塔狀地形© 2009 Octagon;瓜子狀的東西為自加州含砷量高的湖中分離出的 菌© 2010 Science/AACS。

中仍有極微磷含量)可以讓 GFAJ-1 這個菌株繼續存活。相對地,在僅含極微量磷酸根與 砷酸根的培養基對照組中,細菌幾乎沒有生長。作者又更進一步利用同位素 73AsO4-3 追蹤, 確認砷離子進入菌體後確實可以成為菌體內化學成份的一部份,此因在蛋白質、脂質代謝 物和核酸等重要成份中皆可偵測到同位素追蹤信號。作者還利用高解析度的二次離子質譜 儀進行分析,證實砷在此菌株中可以取代磷成為 DNA 組成的一部份。最後再證實這些砷 大多以五價離子的方式在菌體內和其他分子結合;由於這樣的特性和磷是一致的,藉此作 者推測砷也可以進行與磷相關的生化功能,但並未進一步提供相關實驗的直接證據。 儘管目前對此實驗結果仍存在許多爭議;但綜言之,這個研究最重要的貢獻在提醒學界: 當尋找其他星球生命形式時,不應再被「六大基本元素為唯一生命條件」的認知所侷限。 (本院生物多樣性中心湯森林 特稿)


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