有氧氣之前地球上的生命呼吸的是什麼？

在智利的阿塔卡馬沙漠，一處名為「Laguna La Brava」的地方，科學家們一直在研究一條紫色的光合微生物帶，它們生活在一個永遠沒有氧氣的高鹽湖中。

「我從事微生物席的研究已有35年，」康涅狄格大學的地球學家皮耶特·維斯切說，「這是我在地球上能找到的唯一一處可以在完全沒有氧氣狀態下生存的微生物席。」

石化成為疊層石的微生物席在地球上存在已有至少35億年。然而，在其存在的最初10億年中，地球上尚無氧氣可用於光合作用。

這些生命形式如何在這樣的極端條件下生存仍是未知數。但是在研究了目前仍存在的疊層石和極端微生物之後，研究人員發現了少數可能性。

儘管長期以來，人們一直認為鐵、硫和氫可以作為氧的替代物，但一直到加利福尼亞州的高鹽瑟爾斯湖和莫諾湖內發現「砷微生物」（arsenotrophy）後，砷才成為替代氧的潛在競爭者。

從那之後，西澳大利亞「Tumbiana Formation」的疊層石就表明，在前寒武紀，捕獲光和砷曾經也是光合作用的一種有效方式。但鐵和硫就沒有這種功能。

就在去年，研究人員在太平洋發現了一種同樣呼吸砷的豐富生命形式。

甚至，Laguna La Brava的生命形式也與一種名為Ectothiorhodospira sp。的紫色硫細菌非常相似。該細菌最近在內華達州的一個富含砷的湖泊中被發現，它似乎可以把化合物亞砷酸鹽氧化成另一種形式的砷酸鹽，來進行光合作用。

儘管Laguna La Brava的微生物是否也代謝亞砷酸鹽仍需要更多研究來驗證，但初步的研究發現，這些微生物席周圍的流水中含有大量的硫化氫和砷。

如果作者是正確的，且Laguna La Brava的微生物也確實是在「呼吸」砷的話，這些將是第一個在永久且完全無氧的微生物席中呼吸砷的生命形式，而這樣的環境與我們預測的前寒武紀環境相似。

因此，這些微生物席將是非常好的模型，可以幫助我們理解地球上一些可能的最早生命形式。

儘管基因組研究表明，Laguna La Brava的微生物席擁有代謝砷和硫的工具，但作者們也表示，它們的砷酸鹽還原似乎比硫酸鹽還原更有效。

無論如何，研究人員稱，目前有強有力的證據表明這兩種途徑都存在，而這也足以在地球生命早期支持大量微生物席的生存。

如果該團隊是正確的話，那麼我們可能需要在別的地方尋找生命形式。

「在火星上尋找生命證據時，科學家們會關注鐵元素，或許未來他們也可以關注一下砷元素，」維斯切說。

顯然，砷可不只是毒藥。