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砷是什么?它是一种剧毒物质，构成砒霜的成分，生命的大敌。生活中，人们一般用含砷元素的物质来制杀虫剂和灭鼠药。 可是最近，一则消息震惊了世界，美国宇航局的科学家宣布在地球上发现了一种新细菌，它们不仅能够吃进砷元素，而且吃下去的砷还代替构成生命的基本元素磷，变成细菌身体的一部分。这就相当于说，有的生命竟能通过吃毒药维持生存!真是令人匪夷所思。 如果这种新细菌的确用砷来代替了体内的磷，那么科学家们真得要换个眼光来重新打量生命了：既然毒药也能被生命利用，那在宇宙中一些环境恶劣的星球上，谁敢保证说那儿一定不会有外星人以我们完全想像不到的方式、用我们不敢想像的元素生活着? 砷：本事不大帮倒忙 生活中有毒的东西很多，但是毒性谁都有，毒法各有不同。记得有一篇童话：两只蘑菇在森林里争论谁的色彩更艳丽，这时一个小男孩凑上去说：“别争了，你们都是有毒的!”两只蘑菇立刻警觉起来，说道：“哎呀，你是人吗?这是人话呀!”童话作者的言外之意是，蘑菇的毒其实只是对人来说有毒，对蘑菇自己却未必是毒。 这一说法在科学上是有道理的。因为有些毒物之所以毒，只是因为它特殊的分子结构对某些生物有害，对于另一些生物却未必有毒，至于其构成元素，则更不见得有毒。譬如说著名的农药滴滴涕，其构成元素碳、氢、氯本身都是无毒的。 但砷的毒性却是例外。砷不仅对人，对一切生物都有毒，属于那种“所有生物避而远之”的那种毒。为什么砷会成为生命的死敌呢?这要从另一元素——磷在生命中的重要作用谈起。 众所周知，碳、氢、氮、氧、磷和硫是构成地球上所有已知生命的六大基本元素。其中，磷是生物体内携带遗传信息的染色体的重要化学成分;又是构成细胞膜的核心成分(从细菌到动植物的所有细胞都有细胞膜);此外，它还是组成三磷酸腺苷的重要成分，而我们知道这种分子携带着生命活动必不可少的能量。磷对生命活动太重要了。 在元素周期表中，砷位于磷元素的正下方。我们知道在元素周期表中，位于同一列的元素具有相似的化学性质，所以很多磷的化合物，也完全可以用砷来代替磷，而能保持其分子结构和化学性质大致不变。对于我们身体里的某些生物化学反应，砷甚至比磷还活泼，所以当需要合成含磷的有机分子，而边上又恰好有砷存在时，砷往往比磷抢先一步。 如果砷这位“好事者”能干倒也罢了，可它偏偏又是“无能之辈”。它毫不客气的把磷的担子包揽过来，但干到半截，却撂挑子不干了，因为含砷的遗传物质会不稳定，于是砷搅合进来，会造成整个生命结构的崩塌。这就是砷对所有生命都属于剧毒之物的原因。 细菌以砷为食? 过去砷给人们留下的恶劣印象太深刻了，所以我们不难想见，当科学家们听到说有细菌竟然以砷为食，并让砷取代磷变作生命的基本元素时，为什么要大吃一惊了。 让我们回顾一下这个发现的过程。美国加利福尼亚州的莫纳湖是一个盐碱度极高的咸水湖。这个湖的湖底沉积物中砷含量很高，同时这里又生活着很多细菌。 2010年，美国航天局的一个科研小组从湖底提取了一些带有细菌的沉积物。他们把沉积物拿到实验室里，用大量的不含磷和砷的盐水稀释，以尽量去除其中的磷和砷，同时给这些细菌一些养料，维持它们的生存;培养一段时间后，他们分离出一种特殊的细菌。通过给这种细菌喂砷元素，这种细菌体内的蛋白质、三磷酸腺苷和遗传物质上都出现了砷，也就是说，在这些本来应该含磷的生命“部件”上，磷的角色都被砷取代了。似乎这种细菌可以通过吃砷来生活。 当然，目前很多科学家都对此项研究提出了质疑。其中一个疑点是，至今科学家还无法通过直接的观察来确定DNA上的磷原子有没有被砷原子代替，他们都是通过间接的手段得到有关信息的。所以这种细菌也许只是“粘”上了一些砷元素，并没有用砷元素来替代磷元素，构成身体的一部分。至于这种细菌在砷的溶液中能够生长，也有人怀疑那只是因为溶液里还残留着一些磷，细菌还能吃到磷，于是它们仍然能维持自己的生存，而并非是靠吃砷而生长。 外星人常吃的元素 和我们不同吗? 要知道，碳、氢、氮、氧、磷和硫成为地球上生命的六大基本元素。这并不是偶然的，因为这六种元素是地球上最常见、也是在宇宙中含量最丰富的几种元素(就拿磷元素来说，它在宇宙中的含量就比同族的砷元素高出1580多倍)。生命每时每刻都要与外界交换物质，如果组成生命的元素在环境中很罕见，那么它们很快会因“缺少营养”而毙命。从这个角度我们有把握地说，如果真有外星人，它们最大的可能还是跟我们拥有同样的元素构成。 当然，在某些特殊的情况下，比如说在某个星球上某种化学成分比较稀缺，而化学性质相近的成分却很富足，那么也不排除会发生像科幻小说里经常描述的一幕，生命的基本化学成分被替代。 让我们一起来看看，我们身体上哪些成分可能被替换，换句话说，外星人还可能会以什么样的形态存在。 最常提到的元素替代方案是用硅来替代碳。在元素周期表中，硅就在碳的正下方。像碳一样，硅也可以用来构建能够承载足够信息的大分子。不过，硅的化学性质不如碳活跃，不容易和很多元素结合。另外，硅也不容易形成丰富多彩的化学结构。 我们都知道，二氧化碳是一种气体，而且溶于水，容易被植物吸收，而植物体内的碳来自于空气中的二氧化碳，植物通过光合作用把碳留在自己体内;而动物身体里的碳又来自植物，它们通过吃植物生存，同时也吃进了植物的碳。 但是，二氧化硅却是一种固体。它是沙子的主要成份。假如有硅基植物存在，要利用二氧化硅比登天还难。硅基动物就更可悲了，它们呼入氧气，但排出的废物或许会是二氧化硅，也就是说它们要时刻不停地排泄沙子……这对娇嫩生命体来说简直不可能发生。而且根据1998年的观测数据，宇宙中碳和硅的含量之比是10:1，一般来说，有硅的地方也有碳。硅基生物原本就比碳基生物难以产生，而碳又比硅多得多，容易替代硅，所以硅基生物出现的可能性是非常小的。 我们随时都要呼吸氧气，但氧气这东西其实是可以替代的。地球上有很多厌氧生物就不需要呼吸氧气。但在它们身上氧元素也是不可少的，只是以不同的途径获得而已。在外星环境下，最适合代替氧的元素是氯。但氯在宇宙中的含量要比氧少很多，所以充满氯的星球可能比充满氧的更罕见。 稍难一点的是寻找水的替代品。地球上所有的生物都需要水才能生存。水是理想的溶剂和载体，离开了水生命活动就难以完成。所以科学家在寻找外星生命时特别留意其他星球上有没有水，尤其是液态水。 不过，实在没有水，生命也可能利用其他液体生存。液态氨就是一个不错的候选者。液态氨可以溶解很多金属元素，以及大多数有机分子，很多元素都可以在氨水中发生化学反应。不过液态氨也有很多缺点。它的沸点太低，-33℃就变成气态了。所以，只有在那些特别冷的星球上，才有可能存在着生活在液态氨里的生物，而且因为太冷，它们的生长速度一定也极其缓慢。 当然，以上都是天马行空的猜测。事实上生命活动是如此复杂，牵涉到成千上万的生物化学反应，这些化学反应一环接一环，只要其中一个无法完成，生命就可能无法存在。而我们实在无法保证生命的一种成分被替代之后，那些替代的化学反应都能顺利完成。 新发现的细菌是不是真的依靠吃砷活着，科学家们还没有最后确定。即使最后确认细菌拿砷当食物，我们也不能推论说，生命可以从充满砒霜的环境中起源。很可能新细菌的祖先还是靠吃磷生活的，只是后来一部分细菌身处砷含量很高的极端环境中，进化出了吃“毒药”也能活的本领。 所以，构成外星人身体的元素，最大可能还是那些构成我们身体的元素。 |
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