寻找“超自然生命”

　　发现第7元素
　　
　　人们对生命体的基本认识是：生命体是由碳、氢、氧、氮、硫、磷6种元素组成。这一基本结论早被编入教科书，在长达数百年的生命科学研究中从未动摇过。对于我们已知的生命体知识而言，生命体是由遗传物质核酸，以及具有重要生理功能的蛋白质、多糖和脂肪等物质构成。在6大元素中，碳、氢、氧、氮是基本元素，例如多糖是由碳、氢、氧组成的，核酸、蛋白质中的氮元素也是主要角色。另外两种元素硫、磷则只能被划入“重要元素”之列，它们的含量要小得多，只起到辅助作用。
　　然而，美国研究人员的发现却陈述了这样一个不争的事实：组成生命的“第7元素”是存在的。“砷基生命”中的砷能取代磷在已知生命体中发挥的作用。2010年底，研究人员成功地在实验室富含砷的环境中培养出了新生命，它的独特之处并不在于能忍受高浓度砷的极端环境，而是将这种被认为有毒的元素纳入自己的生命机制。对于我们来说，砷是有毒的，因为它对磷有超强的“模仿能力”；同样，磷对于以砷为基础的生物也是有毒的。“硅基生命”则是以硅而不是碳为生命基础的“超自然生命”。因为硅与碳一样，化合价都是4价，硅原子也能排列成环状和长链状，从而形成生物分子的骨架。
　　化学家、生物学家、地质学家和天文学家共同撰写的报告认为，科学家应该先在地球上对极端微生物做更多的研究，才能为发现“超自然生命”提供线索。在哪里可以寻找到这些“超自然生命”呢?科学家将注意力放在了生态上孤立、条件恶劣的小环境中，因为绝大多数普通生物都不会在那里生存。孤立的生态系统其实很容易找到，如地壳深处、大气层上部、南极洲、盐碱地，以及被重金属或其他污染物污染的地带。比如已经发现的砷基生命位于美国加利福尼亚州的莫诺湖，是一个有76万年历史的沙漠湖泊，湖水盐碱度极高，也是地球上天然水体里砷含量最高的地方；南极洲上被称为世界最干燥地方的干谷；被重金属严重污染的西班牙力拓河；以及中国新疆的索尔库里沙漠。
　　
　　生命定义不断扩大
　　
　　另外，科学家还可以在实验室中“创造”孤立的生态系统：首先改变温度和湿度，将已知生物杀死，如果仍有生命迹象，那可能就是“超自然生命”。利用这种方法，科学家发现了一种耐辐射细菌，它能承受的y射线辐射剂量，是人类能承受的剂量的1 000倍。令人失望的是，这种耐辐射细菌和其他耐辐射生物一样，在遗传学上都与已知生物有关。不过，这并不能排除利用这种方法找到“超自然生命”的可能。
　　陆地上的钻探工作还曾发现，即便在更深的地下，仍有大量生物活动的迹象。在地壳深处，微生物群落与光线、氧气和其他生物的有机产物完全断绝了联系。它们能生存下来的原因是，某些微生物可以将在化学或放射反应中释放出的二氧化碳和氢，用于新陈代谢、生长和复制。尽管迄今为止，科学家在这些生态系统中发现的微生物都与生活在地表的微生物有紧密联系，但目前对地壳深处的生物探索还处于初级阶段，在更深的地下，或许有惊喜正等着我们去发掘。
　　最近，澳大利亚昆士兰大学的菲利普研究小组，在澳大利亚西海岸深达1千米的海床凿洞取样时，发现采集到的20亿年前的砂岩中，存在一些大小在20-150纳米的微小结构，它们能在实验室中自我繁殖。在电子显微镜下，这些微小结构呈现棕色的团块和卷须，并含有遗传物质DNA，它们不需要用核糖体制造蛋白质，至于是否为“超自然生命”，尚在进一步研究之中。
　　镜像生物也是科学家正在寻找的“超自然生命”之一。生物大分子的构型可呈现为两种镜像结构：左旋或右旋。在已知生物中，氨基酸是左旋的，DNA则是右旋的双螺旋。但是如果生命再次从零开始，氨基酸有可能是右旋的，而DNA有可能是左旋的。幸运的是，现在研究人员能用一种非常简单的方法来鉴别镜像生命。一份标准的微生物培养基包含多种大分子，如利用这些大分子的镜像分子制备一种营养液，把新发现的微生物放进去培养，最终能生存下来的肯定是镜像生物，因为只有它们能以镜像分子存