菌株GFAJ-1
菌株GFAJ-1，是一个常见细菌群Gammaproteobacteria的成员。
简介
菌株GFAJ-1是一个常见细菌群Gammaproteobacteria的成员，研究人员用一种非常依赖于磷的食物成功地培育出这种微生物，但在其中发挥了巨大的协助作用。当研究人员将磷去掉，换成砷，这些微生物仍可以继续生长。随后的研究发现，砷被用于产生新GFAJ-1细胞的“砌块”。研究人员研究的最重要的问题是，当这种微生物依靠砷生长时，砷实际上已经成为这种生物重要的生物化学体系(诸如脱氧核糖核酸、蛋白质和细胞膜)的一部分。
北京时间2010年12月3日，美国航空航天局在新闻发布会上宣布，研究人员在加利福尼亚州莫诺湖进行的试验首次发现，地球上的微生物也可以利用有毒的化学元素砷生长、繁殖。这种微生物在其细胞成分中以砷取代了磷。
这项研究成果将促使科学界重新检视许多领域目前正在进行的研究，其中包括对地球演化的研究、有机化学、生物地球化学循环、缓解疾病以及地球系统研究。这些发现也将在微生物学和其他研究领域新的战场。
美国宇航局天体生物学研究所所长卡尔•皮切尔表示：“替换生命的化学成分这样的想法在科幻作品中很常见，但在此之前，将砷作为砌块，形成生命，只在理论上存在，但现在我们知道莫诺湖中就有这样的生命存在。”
背景
碳、氢、氮、氧、磷和硫是地球有所有已知生命形式的六大基本构建元素。其中，磷是携带生命基因的脱氧核糖核酸和核糖核酸的主要化学成分，被认为是所有活细胞的最重要的元素。磷还是所有细胞(三磷酸腺苷)中携带能量的分子以及构成所有细胞隔膜的磷脂的核心成分。
但是，新发现的细菌并不是这样，它完全不同，其细胞成分中以砷取代了磷。这种情况通常被认为是完全不可能的，因为砷对地球上多数生命有毒。这一发现表明人类对生命本身的理解还存在许多未知领域，同时也暗示完全有可能在其他行星上发现与地球生命不同的生命形态。
这项研究的首席科学家、美国航空航天局研究员费利萨•沃尔夫•西蒙表示：“我知道有些微生物可以呼吸砷，但我们发现的微生物与众不同，它的部分机体组成由砷构成。如果地球上的某些东西可以做这样一些出乎我们意外的事情，那么生命还能做哪些我们还未发现的事情呢？”
意义
美国宇航局网站称，这项由美国宇航局资助的研究项目将改变科学家对地球上所有已知生命构成的基本认识。新的生命构成成分的发现将改写生物教科书，使地球外寻找生命的范围得以拓展。这项研究成果将发表在《科学快讯》上。
对于菌株GFAJ-1的新发现，美国航空航天局负责科学任务的副局长埃德•维勒尔在华盛顿哥伦比亚特区表示：“生命的定义因此扩展了。由于我们正在太阳系寻找生命迹象，所以，我们的思维必须更开阔一些，角度更多一些，对未知的生命进行研究。”
研究过程
预测、寻找、培养、发现……
2006年在美国亚利桑那州一个外星生命讨论会上，费丽莎·乌尔夫·西蒙曾暗示，一种用砷替代磷的生命形式是可能的。后来在《天体生物学》的一份报告上，她与其它几位科学家预测一种“砷”式生命形式将可以存在。
一直支持这种观点的大卫博士说：“终于让费丽莎发现了”，他们一直在野外搜寻生物，也在太空寻找。
大卫博士与费丽莎·乌尔夫·西蒙联合发表了报告。
为寻找到这种生物，费丽莎·乌尔夫·西蒙从单色湖提取土壤，单色湖含盐、碱性、拥有大量的砷。他们认为这类“砷”式生命极可能存在于含有丰富砷的环境中。
尽管自己相信以砷为食的有机体的确存在，不过费丽莎·乌尔夫·西蒙还是说，每天去实验室时都要摒住呼吸，担心微生物会死掉，但没有。她说：“对于微生物学家来说，光有物质没有意义。”新发现的微生物名为菌株GFAJ-1，它是常见细菌群Gammaproteobacteria的成员，它是湖中成长最好的细菌。在砷中，这种细胞比在磷中成长要大60%。在放射性环境下，研究者发现砷原子在脱氧核糖核酸能占据重要位置，如同其它元素在分子中一样。因此研究者找到了确证，砷的确能在DNA中成为主要元素。值得一提的是GFAJ-1在磷的辅助下，它可以成长得更好，在某些方面GFAJ-1还是喜欢以磷为食。研究者称尽管极力喂食砷，但在该细菌中还是有一些磷。
生命还有其它形式
科学家说结果如果被确认，那么“生命是什么、生命存在于何处”概念的范围将扩大。哈佛史密森天体物理中心天文学家Dimitar Sasselov（未参与该项目）说：“当你看生命时，它基本上是很神秘的。自然只用有限的分子和化学反应，就创造出成千上万的形式。这第一次给了我们希望：也许还有其它选择。”费丽莎·乌尔夫·西蒙在单色湖中取标本
美国航空航天局天体物理学家费丽莎·乌尔夫·西蒙（Felisa Wolfe-Simon），她领导该项目，她说：“生命如何以其它方式生存？该细菌解决了此问题。”她还说，这与单色湖或者砷无关，而是“推开了一张门，发现我们原来认为的关于生命的固有观念并不是那么回事。”
本周五，费丽莎·乌尔夫·西蒙与其团队成员将公布其发现。
哥伦比亚大学天体生物学家沙尔夫（Caleb Scharf，并未参与项目）说，他很惊讶，“这就像你、或者我被扔到一个满是电子残留物的房间，没啥可吃，然后变成了一个完全的机械人。”加州斯克利普斯研究院(Scripps Research Institute)化学家、分子生物学家乔伊斯（Gerald Joyce）则说，这项工作“证明一个原则，你可以有一个不同的生命形式。”他说，这种细菌有可能会被定义成第三种生命形式，像深海的极端微生物一样。
生命六种基本元素论成见打破
搜索外星生命时范围要扩大
发现可能会对太空任务产生影响，如到火星或者其它地方寻找生命。这些实验性任务主要是搜索一些化学元素，它们的反应，认识这些元素及其反应是以地球生命的形成为依据的。1976年海盗号曾试图在火星寻找生命，但失败而终，费丽莎·乌尔夫·西蒙说，当时还没有发现深海的新生物，也没有南极洲干谷的概念。
沙尔夫则说：“我想知道的是，在设计这些实验与设备来寻找生命时，我们是否在寻找和地球一样的物质条件，或者还有其它的选择。我们是不是在寻找我们熟知的地球分子，还是要扩大搜索范围？”
众所周知，很长一段时间来，人们都认为磷是生命的六种基本元素之一。其它五种是碳、氧、氦、氢和硫。
为了一些特别的目的，生命中的一些元素会被替代，便至今没有发现这六种基本元素被替代的物种。现在，科学家有事可干了，除了磷外，其它的必备元素是否也能被取代，这是否有可能？在科幻小说中，作者们常常喜欢用硅来替代碳。磷是组成脱氧核糖核酸和其化学键的主力，尤其对三磷酸腺这种知名的分子来说更是不可缺，因为生物要用它来储存能量。沙尔夫说：“它像是电池，用细胞来携带能量。”一旦达到160摄氏度（320华氏温度），它就分解，这是生命的极限。
在化学周期表中，砷刚好处在磷之下，它们有相似的共性。费丽莎·乌尔夫·西蒙说，实际上这种相似性让砷含毒，它可以轻易进入细胞进行破坏，像坏汽油进入到引擎中一样。
参考资料
新浪科技：NASA发现奇特地球细菌 拓展地外生命搜寻范围 2010年12月03日.tech.sina.com.cn.2010-12-03