GFAJ影一

GFAJ 影一是一種杆仔鹽單胞菌科（_ Halomonadaceae _）興極細菌。該細菌會當佇欠缺磷元素的環境中吸收通常予人認為有劇毒的砷元素入去細胞內底，利該元素共伊合做類似 ATP、磷脂等等機化合物抑是對卵白質進行翻譯以後修飾。這種細菌甚至會當用新的元素合成 DNA 佮 RNA 等重要的生物高分子。

長期以來，大部份假講攏認為外星性命抑是佮地球的性命有著截然無仝的化學組成。若是這項發現予人確認，其將佇真大程度上拓寬科的學界往過對構成性命的基本元素的認知，閣有可能替科學家探索外星性命提供新參考依據。

發現歷程

GFAJ 糊是由一个美國宇航局（NASA）太空生物學研究員、亞利桑彼州立大學地球佮空間探索學院學者、地質微生物學家費莉莎 ・ 沃爾夫－西蒙（Felisa Wolfe-Simon）佇美國加利福尼亞州美國地質調查局駐地發現並且培養的。二空一空年十二月二號，這項發現予人公之於眾。

二空空九年，費莉莎佮其同事佇咧加州莫諾湖岸邊的沉積物中對這微生物陣落進行矣分離開始隔離培養。門洛湖伊是一个鹹水湖，而且其湖水中新濃度之懸嘛佇咧世界湖泊前列（達到兩百 μmol / L）。

分類

根據對該細菌十六 S rRNA 測序的結果，佇性命大家族的族譜內底，GFAJ 鋪一應佮鹽單胞菌科的其他親鹽類細菌有親緣的關係—— 遮的細菌攏是已經知的可耐受高濃度新環境的物種，𪜶攏有對外界環境吸收新的行向—— 猶毋過 GFAJ 糊糊佇這方面煞較贏一籌：咧欠缺磷元素的情況下，GFAJ 一般般吸收新來取代和磷化合物中的磷對閣繼續活落去。這種細菌會當予新參與其新陳代謝的過程，甚至合成其生物懸分子化合物。

培養佮檢測

為著驗證 GFAJ 一跤會當佇莫諾湖環境內底以新代替磷來生存生湠的猜想，沃爾夫-西蒙佇湖岸採集了後 GFAJ 建一的樣本並試看覓利用無磷培養基培養𪜶。所謂「無磷培養基」，是以四十 mmol / L 新酸鹽為主要溶質、猶是可能有三石一 ( ± 空吱三 ) μmol / L 殘留磷酸鹽雜質的試劑。 研究人員發現佇高新無磷的環境下，該細菌猶會當生長佮湠，而且六工時間內底細菌濃度增長二十倍，這个速度干焦比佇傳統的含磷培養基中小可仔會慢慢仔。佇高新的環境內底，GFAJ 抹一的含新量占到其焦重的百分之空抹一九—— 佇咧對照組中新的含量干焦百分之空抹零零一。佇試劑中完全除去磷或新攏共伊阻礙 GFAJ 學一細菌的成長。佇咧欠磷環境下，該細菌的磷含量干焦占其焦重的零友一九 ( ± 空空一 )   %，是佇一見五 mmol / L 的純磷酸鹽溶液（無含新酸鹽）中培養了後測得的含量的三十分之一，嘛干焦其他大多數細菌的百分之一左右，而且這時的磷含量干焦占該細菌細胞新含量（焦重佔零交一九 ( ± 空九二五 ) %）彼十分之一啦。新酸鹽溶液中培養的時陣，GFAJ 學一的生長速率干焦佇磷酸鹽溶液中的百分之六十。研究同齊發現，佇咧欠磷環境下，細菌的細胞內容積擴增到正常情況下的一更加五倍。據猜測，增加的容積可能佮其細胞內底放屎的出現有關係。 研究人員利用仝位素示蹤法研究了 GFAJ 一細胞內新的元素的分布：𪜶共用放射性仝位素標記過的新酸鹽添加入溶液中以追蹤其中新元素的動向，發現（標記過的）新元素出來這馬了 GFAJ 鋪一細胞內底的卵白質、脂質佮 ATP 等有機物內底，研究人員甚至佇咧其實 DNA 和 RNA 中嘛發現新元素的存在。 研究人員用酚 / 氯仿抽法來提煉靜止態（stationary phase）缺磷 GFAJ 鋪一細胞的核酸（先後用一體積苯、三體積苯佮氯仿的一 : 一混合液佮一體積氯仿取核酸）， 閣利用乙醇沉底。對得著的核酸進行的放射性測量顯示：GFAJ 一細胞吸收的新元素內底，大約有百分之十（十一孵空 ± 百分之空七一）終進入其核酸分子內。

猜想

原核細胞佮真核細胞的磷脂（細胞膜結構的主要成份）、 三磷酸腺石等等細胞直接能源物質佮 DNA 等等儲存遺傳信息並控制卵白質表達的重要懸分子化合中攏存在磷酸址結構，啊若咧欠磷環境中的 GFAJ 鋪一細胞內底，新元素可能代替磷形成了和磷酸址類似的新酸址（若出現佇新化 DNA 中的新酸址）。 但是因為新的非金屬性比磷弱，所以新酸址的穩定性比磷酸址差而且閣較易水解。若研究人員對實驗的結論（GFAJ 抹一將新用佇合成伊的 DNA 佮其他的生物大分子）無錯，遐爾 GFAJ 一定進化出了某種提高新酸址穩定性的方法，抑是通過其他的途徑拍破去這个局限。根據沃爾夫-西蒙推測，GFAJ 抹一能通過會含新份子隔離佇好額-β-鋪基丁酸址（poly-β-hydroxybutyrate）的大液泡中對而且將新酸址的穩定性提懸到一定程度並且降低水的活性度。值得注意的是，遮的大液泡只要這細菌予人培養佇新環境之下才會出現，佇咧含磷環境下是無。

質疑

史蒂芬 ・ A ・ 班講話（Steven A . Benner）著該細菌 DNA 會用新代磷表示質疑，認為沃爾夫－西蒙佇實驗室培養的時陣所用的培養液中雜質里的磷酸鹽含有量已經真用滿足的細菌 DNA 著磷的需求。因為伊堅信新化物閣有可能予人用佇細菌細胞的其他部位。

佇咧線雜誌《Slate》的科學編輯卡爾 ・ 齊勻（Carl Zimmer）佇咧談論行科學家對這款質疑的時陣表示：「 我佮足濟專家進行的溝通…… 𪜶攏一致表示，NASA 的科學家共這个代誌舞掉去。」袂列顛哥倫比亞大學的微生物學家羅茜 ・ 雷德菲爾德（Rosie Redfield）認為這一論文內底「並無對 DNA 抑是講其他的分子內底有新提供強有力的證據」，並且提出試驗欠缺清洗步以及對照實驗，所以袂當證明𪜶的結論是正確的。哈佛大學微生物學家亞歷 ・ 布拉德利（Alex Bradley）評論道，論文中講著的含新化合物佇咧水中真有可能是袂當穩定存在的。

意義

GFAJ 一般般看著的性命中頭一个會當佇磷含量極少乃至無磷環境中生長的物種。這个發現佇咧太空生物學領域會當講是意義真深。一寡太空生物學家對遮推斷講，這表明矣彼是會當用磷大量短缺的環境中的時，性命體猶原會當存在，從而且延展到佇咧宇宙內底其他的所在走揣性命的可能性。長期以來的假講認為，外星性命抑是佮地球的性命有著截然無仝款的化學組成，這項發現當為著欲假影提供強有力的證據，而且會當對揣外星性命有幫贊。嘛有推測講這款以新代磷的現象會當追溯著地球的性命起源，因為這種現象可能發生佇富含新的海底火山環境中。

外部連結

• 美國宇航局－《 太空生物學》雜誌：「 走揣外星的性命佇咧地球」（英文）
• 美國宇航局：「 美國宇航局研究基金會發現了用有毒物質構建的性命體」（英文）
• 自然新聞：「 食新微生物抑是會當重定義性命的化學概念」（英文）
• 費莉莎 ・ 沃爾夫－西蒙的網站（英文）

參見

• 地質微生物學（Geomicrobiology）
• 砷生物化學（Prebiotic arsenic）
• 假定型生物化學（Hypothetical types of biochemistry）
• 砷 DNA（Arsenic DNA）
• 核酸類似物（Nucleic acid analogues）
• 遺傳密碼拓展（Expanded genetic code）
• 影仔生物圈（Shadow biosphere）