簡介
以劇毒砷生長的菌株GFAJ-1,將改寫生物教科書，使地球外尋找生命的範圍得以拓展菌株GFAJ-1是一個常見細菌群Gammaproteobacteria的成員，研究人員用一種非常依賴於磷的食物成功地培育出這種微生物，但砷在其中發揮了巨大的協助作用。當研究人員將磷去掉，換成砷，這些微生物仍可以繼續生長。隨後的研究發現，砷被用於產生新GFAJ-1細胞的“砌塊”。研究人員研究的最重要的問題是，當這種微生物依靠砷生長時，砷實際上已經成為這種生物重要的生物化學體系(諸如DNA、蛋白質和細胞膜)的一部分。
台北時間2010年12月3日，美國宇航局在新聞發布會上宣布，研究人員在加利福尼亞莫諾湖進行的試驗首次發現，地球上的微生物也可以利用有毒的化學元素砷生長、繁殖。這種微生物在其細胞成分中以砷取代了磷。
這項研究成果將促使科學界重新檢視許多領域目前正在進行的研究，其中包括對地球演化的研究、有機化學、生物地球化學循環、緩解疾病以及地球系統研究。這些發現也將在微生物學和其他研究領域新的戰場。
美國宇航局天體生物學研究所所長卡爾•皮切爾表示：“替換生命的化學成分這樣的想法在科幻作品中很常見，但在此之前，將砷作為砌塊，形成生命，只在理論上存在，但現在我們知道莫諾湖中就有這樣的生命存在。”
背景
美國加利福尼亞莫諾湖研究區，其湖水化學成分非常罕見，湖水含鹽量、含鹼量以及含砷量都非常高碳、氫、氮、氧、磷和硫是地球有所有已知生命形式的六大基本構建元素。其中，磷是攜帶生命基因的DNA和RNA的主要化學成分，被認為是所有活細胞的最重要的元素。磷還是所有細胞(三磷酸腺苷)中攜帶能量的分子以及構成所有細胞隔膜的磷脂的核心成分。
但是，新發現的細菌並不是這樣，它完全不同，其細胞成分中以砷取代了磷。這種情況通常被認為是完全不可能的，因為砷對地球上多數生命有毒。這一發現表明人類對生命本身的理解還存在許多未知領域，同時也暗示完全有可能在其他行星上發現與地球生命不同的生命形態。
這項研究的首席科學家、美國宇航局研究員費利薩•沃爾夫•西蒙表示：“我知道有些微生物可以呼吸砷，但我們發現的微生物與眾不同，它的部分機體組成由砷構成。如果地球上的某些東西可以做這樣一些出乎我們意外的事情，那么生命還能做哪些我們還未發現的事情呢？”
意義
靠吃磷長大的GFAJ-1菌株美國宇航局網站稱，這項由美國宇航局資助的研究項目將改變科學家對地球上所有已知生命構成的基本認識。新的生命構成成分的發現將改寫生物教科書，使地球外尋找生命的範圍得以拓展。這項研究成果將發表在《科學快訊》上。
對於菌株GFAJ-1的新發現，美國宇航局負責科學任務的副局長埃德•維勒爾在華盛頓表示：“生命的定義因此擴展了。由於我們正在太陽系尋找生命跡象，所以，我們的思維必須更開闊一些，角度更多一些，對未知的生命進行研究。”
研究過程
預測、尋找、培養、發現……
2006年在美國亞利桑那州一個外星生命討論會上，費麗莎·烏爾夫·西蒙曾暗示，一種用砷替代磷的生命形式是可能的。後來在《天體生物學》的一份報告上，她與其它幾位科學家預測一種“砷”式生命形式將可以存在。
費麗莎·烏爾夫·西蒙在單色湖中取標本一直支持這種觀點的大衛博士說：“終於讓費麗莎發現了”，他們一直在野外搜尋生物，也在太空尋找。
大衛博士與費麗莎·烏爾夫·西蒙聯合發表了報告。
為尋找到這種生物，費麗莎·烏爾夫·西蒙從單色湖提取土壤，單色湖含鹽、鹼性、擁有大量的砷。他們認為這類“砷”式生命極可能存在於含有豐富砷的環境中。
儘管自己相信以砷為食的有機體的確存在，不過費麗莎·烏爾夫·西蒙還是說，每天去實驗室時都要摒住呼吸，擔心微生物會死掉，但沒有。她說：“對於微生物學家來說，光有物質沒有意義。”新發現的微生物名為菌株GFAJ-1，它是常見細菌群Gammaproteobacteria的成員，它是湖中成長最好的細菌。在砷中，這種細胞比在磷中成長要大60%。在放射性環境下，研究者發現砷原子在DNA能占據重要位置，如同其它元素在分子中一樣。因此研究者找到了確證，砷的確能在DNA中成為主要元素。值得一提的是GFAJ-1在磷的輔助下，它可以成長得更好，在某些方面GFAJ-1還是喜歡以磷為食。研究者稱儘管極力餵食砷，但在該細菌中還是有一些磷元素。
生命還有其它形式
科學家說結果如果被確認，那么“生命是什麼、生命存在於何處”概念的範圍將擴大。哈佛史密森天體物理中心天文學家DimitarSasselov（未參與該項目）說：“當你看生命時，它基本上是很神秘的。自然只用有限的分子和化學反應，就創造出成千上萬的形式。這第一次給了我們希望：也許還有其它選擇。”費麗莎·烏爾夫·西蒙在單色湖中取標本
NASA天體物理學家費麗莎·烏爾夫·西蒙（FelisaWolfe-Simon），她領導該項目，她說：“生命如何以其它方式生存？該細菌解決了此問題。”她還說，這與單色湖或者砷無關，而是“推開了一張門，發現我們原來認為的關於生命的固有觀念並不是那么回事。”
本周五，費麗莎·烏爾夫·西蒙與其團隊成員將公布其發現。
哥倫比亞大學天體生物學家沙爾夫（CalebScharf，並未參與項目）說，他很驚訝，“這就像你、或者我被扔到一個滿是電子殘留物的房間，沒啥可吃，然後變成了一個完全的機器人。”加州斯克利普斯研究院(ScrippsResearchInstitute)化學家、分子生物學家喬伊斯（GeraldJoyce）則說，這項工作“證明一個原則，你可以有一個不同的生命形式。”他說，這種細菌有可能會被定義成第三種生命形式，像深海的極端微生物一樣。
生命六種基本元素論成見打破
搜尋外星生命時範圍要擴大
發現可能會對太空任務產生影響，如到火星或者其它地方尋找生命。這些實驗性任務主要是搜尋一些化學元素，它們的反應，認識這些元素及其反應是以地球生命的形成為依據的。1976年海盜號曾試圖在火星尋找生命，但失敗而終，費麗莎·烏爾夫·西蒙說，當時還沒有發現深海的新生物，也沒有南極洲乾谷的概念。
沙爾夫則說：“我想知道的是，在設計這些實驗與設備來尋找生命時，我們是否在尋找和地球一樣的物質條件，或者還有其它的選擇。我們是不是在尋找我們熟知的地球分子，還是要擴大搜尋範圍？”
眾所周知，很長一段時間來，人們都認為磷是生命的六種基本元素之一。其它五種是碳、氧、氦、氫和硫。
為了一些特別的目的，生命中的一些元素會被替代，便至今沒有發現這六種基本元素被替代的物種。現在，科學家有事可幹了，除了磷外，其它的必備元素是否也能被取代，這是否有可能？在科幻小說中，作者們常常喜歡用矽來替代碳。磷是組成DNA和其化學鍵的主力，尤其對三磷酸腺苷這種知名的分子來說更是不可缺，因為生物要用它來儲存能量。沙爾夫說：“它像是電池，用細胞來攜帶能量。”一旦達到160攝氏度（320華氏溫度），它就分解，這是生命的極限。
在化學周期表中，砷剛好處在磷之下，它們有相似的共性。費麗莎·烏爾夫·西蒙說，實際上這種相似性讓砷含毒，它可以輕易進入細胞進行破壞，像壞汽油進入到引擎中一樣。
