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生命存在的星球?─ 化學自營生物

炎炎夏日,三十幾度都會讓人直呼受不了;但是,你知道,有些微生物是可以忍受五十幾度、乃至更高溫,並且在這樣嚴苛的環境下生存、繁衍。

  在高溫的環境下,正常細胞的蛋白質和酵素會變質,而以脂鍵連接的細胞膜會崩潰,但是生存在熱泉的微生物卻以特殊的氨基酸序列強化蛋白質(像是熱休克蛋白可以預防蛋白質分子被拆散、也可以黏合分解的蛋白質),並擁醚鍵代替脂鍵建構細胞膜。



強化蛋白質[1]  它們棲息在火山口、熱泉等,以有機物為食,但與一般行光合作用的生物不同的是,它會利用氧化還原反應,獲得生存所需能量,因此,它們被稱為「化學自營生物」。這些化學自營生物扮演生產者的角色,如同我們認知的植物在生態系中的作用,身處食物鏈的最底層。



化學自營生物[2] 左為鐵細菌,右為鐵細菌



  以硫氧化菌為例,它可以把硫化物氧化為硫(1)、再將硫氧化為硫酸(2),這兩個反應產生的能量搭配酵素的催化下,可以用來合成葡萄糖,提供生命所需養分(3)。





  而在黃石國家公園的熱泉中,很多化學自營細菌都仰賴硫元素和氧化鐵來提供自身能量。

  這些細菌的存在,讓熱泉的沉積物成分與河流、湖等地的沉積物成分大大不同──生存在熱泉的生物需要從沉積的化合物中提取生命所需的能量;而河流、湖等地的生物可以直接從水中,甚至空中獲得所需的氧氣。因此,科學家認為,環境影響了生物的生存方式,尤其是在古地球的缺氧年代,生命的發展受限於周圍環境氧化物含量,踏上演化之途;相對的,生物在製造能量的同時,也在改變地球的環境。



黃石國家公園[3]



  那麼,為什麼科學家會對這樣的生物產生興趣呢?

  在生命剛誕生的年代,臭氧層尚未形成,全球都暴露在紫外線之下,為了避免遺傳物質DNA被紫外線破壞,生物都棲息在照不到光的漆黑海底,因此,科學家推測,當時的生命應該比較類似於化學自營細菌。

  而目前被普遍認為可能有生命存在的星球,像是火星、恩克拉多斯、歐羅巴等,大部分都是高溫、缺乏營養物質,這樣的環境不適合人類生存,但是對於能夠在惡劣環境中生存的化學自營生物,或許就是個上好的棲息地。研究地球上的化學自營生物,不但可以加深對地球生命演化過程的了解,也可以推測出系外生命可能演化的途徑。



 



原始資料:

https://www.space.com/36592-lack-of-oxygen-yellowstone-microbes-life.html 



參考資料:

https://www.gigcasa.com/articles/461179 

http://www.twword.com/wiki/%E7%A1%AB%E7%B4%B0%E8%8F%8C 

http://www.17suda.com/vocabularies/3777-%E5%8C%96%E5%AD%A6%E8%87%AA%E5%85%BB 



圖片來源:

[0] https://www.gigcasa.com/articles/461179 

[1] https://www.gigcasa.com/articles/461179

[2] http://www.17suda.com/vocabularies/3777-%E5%8C%96%E5%AD%A6%E8%87%AA%E5%85%BB

[3] https://www.space.com/36592-lack-of-oxygen-yellowstone-microbes-life.html

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