在有氧气之前 地球上的生命靠什么呼吸

人类、动物和植物基本上依靠氧气呼吸和维持生命的运转。然而，在地球有氧气之前，生命在地球上呼吸什么？

在智利的阿塔卡马沙漠，一个叫做“拉古纳布拉瓦”的地方，科学家们一直在研究一条紫色的光合微生物带，它生活在一个永远不会有氧气的高盐湖中。〔1002〕〔1000〕康涅狄格大学的地质学家Pieter vische说：“我研究微生物垫已经有35年了。”“这是我在地球上能找到的唯一一种完全没有氧气也能生存的微生物垫。”

微生物席化石化为叠层石在地球上已经存在了至少35亿年。然而，在它存在的最初10亿年里，地球上没有用于光合作用的氧气。

这些生命形式如何在如此极端的条件下生存，目前尚不清楚。但是在研究了仍然存在的叠层石和极端微生物之后，研究人员发现了一些可能性。

尽管长期以来人们认为铁、硫和氢可以作为氧的替代品，但砷并没有成为替代氧的潜在竞争对手，直到在加利福尼亚州的高盐sels和mono湖中发现“砷营养”。

从那时起，来自西澳大利亚“tumbiana地层”的叠层石表明，捕捉光和砷曾经是前寒武纪光合作用的有效方式。但铁和硫没有这种功能。

就在去年，研究人员发现了一种丰富的生命形式，它也在太平洋中呼吸砷。

就连拉古纳布拉瓦的生命形式也与一种名为生态硫红孢菌的物种有关。紫色硫细菌非常相似。这种细菌最近在内华达州一个富含砷的湖泊中被发现。它似乎能够将复合亚砷酸盐氧化成另一种形式的亚砷酸盐进行光合作用。

尽管需要更多的研究来验证拉古纳布拉瓦的微生物是否也会代谢亚砷酸盐，但初步研究发现，这些微生物周围的水含有大量的硫化氢和砷。

如果作者是正确的，并且拉古纳布拉瓦的微生物确实“呼吸”了砷，那么这些将是第一个在永久性完全厌氧的微生物垫中呼吸砷的生命形式，这与我们预测的前寒武纪环境类似。

因此，这些微生物垫将是非常好的模型，帮助我们了解地球上一些最早的生命形式。

尽管基因组研究表明，拉古纳布拉瓦的微生物垫具有代谢砷和硫的工具，但作者也表示，它们的砷酸盐还原似乎比硫酸盐还原更有效。

无论如何，研究人员说有强有力的证据表明这两种途径都存在，这足以支持地球生命早期大量微生物的生存。

如果团队是对的，那么我们可能需要在其他地方寻找生命形式。

“在寻找火星上生命的证据时，科学家们将把重点放在铁上，也许将来他们也可以把重点放在砷上，”维什说。

显然，砷不仅仅是一种毒药。