新研究表明，生命不能仅靠砷生存

两项新研究表明，生命的基本支柱是不可弯曲的——加州湖泊中的一种勇敢的细菌毕竟无法用有毒物质代替磷。研究结果解答了 GFAJ-1（这种细菌的名称）是否是一种对天体生物学有影响的“奇怪生命”的问题。根据这些新研究，答案可能最终是否定的。

今天发表的两项新研究试图重现 2010 年 12 月由 Felisa Wolfe-Simon 等人进行的一项有争议的研究，他们给细菌喂食了砷混合物并剥夺了它的磷。GFAJ-1 是在加利福尼亚州的莫诺湖中发现的，该湖含有富含砷的沉积物。所有生命都使用六种元素：氧、碳、氢、氮、磷和硫。砷在化学上与磷相似，但有毒。Wolfe-Simon 的结果表明，至少有一种生命形式可以逆转这一趋势并利用砷生存。

在今天的《科学》杂志上，苏黎世联邦理工学院微生物研究所的托拜厄斯·厄布和同事们表明，这种细菌确实可以在高砷低磷酸盐条件下生长，但它至少需要一点磷酸盐才能生长。在 Wolfe-Simon 的原始论文中，作者指出了少量磷的存在，但得出结论认为磷太少，不足以维持这些生物的生存。根据厄布等人的说法，这是不正确的。少量的磷确实足以让细菌存活。

瑞士研究小组还在生长培养基中发现了一些砷酸盐化合物，但他们确定这些化合物是非生物形成的。他们说，GFAJ-1 产生的少量砷酸盐代谢物对于维持生命来说是微不足道的。

《科学》杂志在一份声明中表示：“新研究表明，GFAJ-1 并没有打破长期以来的生命规律，这与沃尔夫-西蒙对其研究小组数据的解读正好相反。”该杂志因在一场激烈的争论中发表这篇有争议的论文而受到猛烈批评。该杂志后来发表了八条技术评论，对沃尔夫-西蒙的研究方法进行了审查。

沃尔夫-西蒙在一封电子邮件中表示，极少量的砷酸盐代谢物可能有助于生物在含有大量砷的环境中生存。

“关键问题是，这些细胞如何在致命浓度的砷中茁壮成长？砷又去了哪里？”她说。

美国宇航局为这项研究提供了部分资助，并最初大力宣传这一发现及其对天体生物学的潜在影响。这个故事之所以如此离奇，几乎不仅因为结果本身，还因为其呈现方式和宣传。汤姆·克莱恩斯在我们 2011 年 10 月刊中详细探讨了这一点。

同样在今天， 《科学》杂志发表了一篇由普林斯顿大学的马歇尔·里夫斯 (Marshall Reaves) 领导的报告，其中包括不列颠哥伦比亚大学的罗西·雷德菲尔德 (Rosie Redfield)——雷德菲尔德从一开始就是沃尔夫-西蒙最直言不讳的批评者之一。这个团队着手确定是否有砷被掺入细菌的 DNA 中，正如沃尔夫-西蒙所断言的那样。他们发现，GFAJ-1 在没有磷酸盐的情况下无法生长，并且没有砷与生物体的 DNA 共价结合。

沃尔夫-西蒙反驳说，可能需要进一步详细研究才能真正回答这个问题。她说，一旦切开细胞进行检查，砷酸盐可能会降解。

“这些《科学》杂志的作者已经明确表示，他们确信自己已经严密封闭了砷掺入生物分子的大门。然而，一旦细胞被打开，少量的砷掺入可能很难发现，而且不稳定，”她写道，“因此可能值得进行全面和
与其他检测方法和条件进行系统性努力。”

Redfield 及其同事认为，GFAJ-1 确实对砷有很高的耐受性，但它只是简单地处理毒物，同时清除微量的磷酸盐以求生存。

Redfield 等人总结道：“最终结果是，所有生命形式中保存的基本生物聚合物在化学主链方面保持不变。”

该论文发表于今日的《科学》杂志上。