有氧氣之前，地球上的生物呼吸什麼？

在還沒有氧氣的幾十億年前，劇毒的砷可能是將新生命帶到地球上的化合物。

在智利的阿塔卡馬沙漠一處名為Laguna La Brava的地方，科學家一直在研究一種生活在永久無氧高鹽湖水中紫色的光合微生物。

康州大學的地質科學家Pieter Visscher說：「我研究這種水下微生物墊已經有大約35年了。」

「這是地球上唯一一個我能找到的在完全無氧條件下生存的微生物墊的系統。」

微生物墊在地球上存在已經有至少35億年了，它們成為化石後會形成疊層巖。但在微生物墊存在的最初10億年間，地球上並沒有氧氣供它們進行光合作用。

這些生命形式是如何在如此極端的條件下存活下來還是個未知數，但是通過研究疊層巖和現今存活的極端微生物，研究人員已經理出了一些可能的答案。

雖然長期以來，鐵、硫和氫一直被提出是氧氣的可能替代物，但加州高鹽的瑟爾斯湖和莫諾湖中「攝砷微生物(arsenotrophy)」的發現也使得砷也成為了一個競爭者。

自此，西澳洲Tumbiana地質構造中的疊層巖揭示了收集光線和砷曾經是前寒武紀時期光合作用的有效模式。鐵或硫不一樣。

就在去年，研究者在太平洋裡發現了一種同樣呼吸砷的豐富生命形式。

就連La Brava生命形式也很像近期在內華達州富含砷的湖水中發現的紫色的硫細菌Ectothiorhodospira sp.，它們似乎也會通過將砷化合物氧化成砷酸鹽來進行光合作用。

雖然還需要更多研究來證實La Brava微生物是否會代謝砷，但初步研究發現這些微生物墊周圍的湍急水流中富含大量的硫化氫和砷。

如果作者是正確的，La Brava微生物的確是在「呼吸」砷，那麼這些生命形式會是第一個在永久而且完全無氧的微生物墊上這樣做的，和我們所認為的前寒武紀的環境十分相似。

因此，它所在的微生物墊是理解地球初期某些可能生命形式的一個優秀模型。

雖然基因研究表明La Brava微生物墊有代謝砷和硫的工具，不過作者說它的砷還原反應似乎比硫的還原反應更有效。

無論如何，他們表示有強有力的證據表明兩條途徑都存在，這些足以支撐大量的微生物墊存活在地球的生命初期。

如果該團隊是正確的，那麼我們或許應該拓寬我們對其他地方生命形式的研究。

Visscher說：「在火星上搜尋生命證據的時候，科學家會尋找鐵，或許也應該尋找一下砷。」

它真的不止是種毒藥。