地球生命起源可能不只一次

地球生命起源可能不只一次
【聯合報╱記者陳幸萱／台北報導】 2010.12.04 04:12 am

電子顯微鏡下，以砷替代磷而活的微生物。（歐新社）

美國加州摩諾湖發現新生命型態，
清華大學生命科學系教授李家維表示，
這是「期盼中的一件大事」，
可能代表地球上有過不只一次的生命起源。

李家維指出，目前科學界對地球生物的起源有兩派說法，
一派認為生命是由地球的海洋中演化而來，
另一派則認為是外星生命來地球「播種」，繁衍至今。
不管是哪一派，由目前地球上生物的化學性質相近來看，
現存生物可能屬於同一次生命起源。
但許多科學家都會問，為何生命只從海洋中成功演化一次，

A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus
Published Online 2 December 2010
Science DOI: 10.1126/science.1197258
E-mail: felisawolfesimon@gmail.com

Life is mostly composed of the elements carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, and phosphorus. Although these six elements make up nucleic acids, proteins, and lipids and thus the bulk of living matter, it is theoretically possible that some other elements in the periodic table could serve the same functions. Here, we describe a bacterium, strain GFAJ-1 of the Halomonadaceae, isolated from Mono Lake, California, which substitutes arsenic for phosphorus to sustain its growth. Our data show evidence for arsenate in macromolecules that normally contain phosphate, most notably nucleic acids and proteins. Exchange of one of the major bioelements may have profound evolutionary and geochemical significance.

以目前對生物的了解，「地球上的生命本質都一樣。」
李家維解釋，其共同結構都是由碳分子構成的有機物組成生命、
遺傳物質的DNA雙螺旋分子都是右旋、有二十種胺基酸構成蛋白質，
並以磷做為DNA骨架、磷酸根調控細胞生理活動等。

李家維表示，若能找到含左旋DNA雙螺旋分子的生命，或者由矽取代碳的位置，
構成細胞分子骨架的細胞，對我們來說都是「異形生命」；
可能和我們認知的所有生物「不同源」。

他表示，初步看來，NASA發現的細胞可稱為「異形生命」，
是被「熱烈期盼」的研究成果；證明地球上可能有過不只一次的生命起源。

李家維說，以現在對生物的了解，砷是一種很毒的物質；
砷和磷在周期表屬同一範圍，有類似的分子結構，
可以使用和磷相同的管道進入細胞、並且將之取代，
但卻無法發揮磷的功能，因此會「毒死」細胞。

但這一次發現的微生物，可用砷來取代磷，
李家維說，這種細胞不只可以在不含磷的高砷濃度培養液中生存，
甚至在細胞的DNA裡也發現砷。他表示，雖然還未檢驗砷是否為
這種生物DNA裡的成員，但看起來可能性很高。

台灣大學地質科學系教授林立虹說，摩諾湖屬於內陸湖泊，鹽量高、湖水偏鹼，
又從岩層深部淋溶出高濃度的砷，不適合大部分生物生存。藉由這次的發現，
我們對生物的認知將更寬廣，並了解建構生物的材料可能與我們的認知不同。