利用毒物將陽光轉化為食物

來自加利福尼亞州溫泉的細菌利用砷進行光合作用——並暗示了一種可能早於典型光合作用的過程

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砷,一種致命的毒藥,透過阻止細胞產生和消耗能量來致死。然而,加利福尼亞州莫諾湖鹽鹼溫泉中的一些紅色和綠色粘液墊利用這種強效化合物而不是水在光合作用(細菌和植物將陽光轉化為食物的過程)過程中傳遞能量,《科學》雜誌的最新研究揭示了這一點。

新發現的微生物從溫泉水中的砷中竊取兩個電子,將其轉化為所謂的砷酸鹽,並利用這些能量將二氧化碳轉化為食物。美國地質調查局的微生物學家羅納德·奧雷姆蘭德領導了這項發現,他表示,這隻發生在有光照的情況下,光照為啟動該過程提供了能量。

這些並非唯一利用毒物製造食物的細菌:它們來自Ectothiorhodospira屬,該屬主要依靠另一種毒物,有毒的硫化氫,用於相同的目的。奧雷姆蘭德表示,透過分析微生物的遺傳物質,研究人員還確定這是一個原始過程,可以追溯到至少三十億年前。這可能意味著基於砷的光合作用早於產生氧氣的變種,後者使我們所知的生命成為可能。

並非所有人都同意。“我不認為這是一種早於大多數紫色細菌的古老生物,而是在紫色硫細菌已經存在之後進化出來的東西,”賓夕法尼亞州立大學帕克分校的分子生物學家唐納德·布萊恩特說,他為《科學》雜誌審閱了這篇論文,談到了新細菌的古代親屬,後者被認為進化得更早。“這是一個有趣的案例,大自然利用了一種通常非常有毒的東西,並很好地利用它來促進生長。”

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