本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
元素砷,历史上臭名昭著的毒药——可能夺去了拿破仑·波拿巴的生命——在现代也是一个问题。美国政府将砷列为自然环境中最常见的毒素。
但是,对人类来说是毒药的东西,对于所谓的极端微生物来说可能是食物,这些生物在几乎所有其他生命形式(包括热的、酸性的泉水或海洋热液喷口)都不适宜的恶劣环境条件下茁壮成长。例如,去年,美国地质调查局的研究人员发现细菌在黄石国家公园中利用砷进行光合作用,这是一种将阳光转化为可用能量的化学过程,从而顽强地生存了下来。请注意,大量砷会在一小时内杀死人类,而小剂量砷则会导致包括癌症和被称为角化病的足部生长等疾病。
科学家们现在发现了被称为拟丝藻的藻类,它们在高浓度砷的存在下也能存活,这种砷也出现在黄石公园的滚烫泉水附近。藻类是植物类生物,其大小范围从单个细胞到多细胞海藻团不等。
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根据最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究,拟丝藻通过两种方式抵抗砷。首先,它们阻止最具生物致命性的砷进入细胞,并以某种方式——以目前未知的方式——将其转化为毒性低10倍的形式。其次,这些生物会将进入体内的毒性较小的砷化合物转化为气体,这些气体在不损害其单细胞身体的情况下蒸发。
这些可以解毒砷的藻类可能有助于生物修复工作,即利用树木等生命形式来恢复受污染的栖息地。就像有一天可能常用于吞噬溢油的细菌一样,这些抗砷藻类可能有助于清理受污染的矿区,该研究的合著者、蒙大拿州立大学博兹曼分校的微生物生态生理学教授蒂姆·麦克德莫特说。麦克德莫特指出,目前,藻类仅降低了当地的毒性水平,但即使如此也可能证明是有用的。
麦克德莫特说,一个悬而未决的问题是,气化的砷离开藻类后最终会去哪里。“我们确实想知道砷在哪里重新沉积以及在什么条件下重新沉积。这绝对是研究人员将要研究的问题,”麦克德莫特说。“毕竟,砷仍然是砷。”
黄石国家公园诺里斯间歇泉盆地中的藻类垫。图片来源:国家公园管理局