遇見科學

NASA日前公布加州東部摩諾湖（Mono Lake）中，發現一種可倚靠「砷」元素維生的細菌，並以此推論地球或宇宙某處可能存在某些未曾被發現的生物。

此推論的形成乃因過去認為，碳、氫、氧、氮、硫、磷等元素組成了核酸（核酸包括DNA及RNA，主要功能為貯存、傳遞與表現遺傳訊息）、蛋白質、脂肪等構成生命的物質，因此被視為構成生命的六大重要元素。

砷此次首度被發現有生物可以賴以維生，由於砷含有劇毒（砷的其中一項化合物即為砒霜），因此過去認為砷和生命六大元素中的磷很相近，使得生物體在無法判斷砷與磷兩種元素時，會讓砷進入生物細胞取代既有的磷元素，與硫元素進行結合，抑或包圍整個細胞，導致細胞壞死，這也是導致生物無法在砷濃度高環境下生存的主因。

因此，當科學家發現有生物可以仰賴砷元素維生，此現象顛覆了過去判斷環境是否符合生物生存的標準。即原本認為砷元素含量過高，且缺乏磷元素會導致生物無法生存的環境，事實上可能有我們尚未發現的物種生存於其中，這也是為什麼NASA宣布的此項發現，可能會改變我們對於地球既有生物圈的認知。

此發現中扮演重要角色的砷元素究竟為何？事實上砷曾在五○年代末期對於國人的健康造成極大的威脅。中央研究院院士陳建仁表示，當時八掌溪下游兩岸的幾個濱海鄉鎮，包括嘉義縣布袋鎮、義竹鄉，還有台南縣北門鄉、學甲鎮、下營鄉等地居民，因為食用的井水中含有高達0.3至0.9ppm的砷（目前國家標準安全值為0.01ppm以下），被認為導致部分居民末梢神經堵塞，使雙腳發黑，故稱為「烏腳病」。

　　烏腳病初期會因肢體末梢血液循環不佳，導致手腳出現冰冷與麻的感覺，也會因為手腳抬高，而出現指間無血色之貌。此外，由於四肢末端的末梢神經遭受破壞，使得人體自我防衛機制的反射動作消失，當肢體遭受到碰撞或高溫時，較容易受燒創傷。烏腳病患的傷口不容易痊癒，且會呈現黑色壞死的病理特徵，在醫療不發達的年代，往往只能進行截肢以保住性命。

　　除此以外，陳建仁指出，長期飲水中砷含量偏高，可能會導致皮膚癌、肺癌、腎臟癌、膀胱癌、前列腺癌、大血管疾病（包括缺血性心臟病、腦中風、周圍血管疾病）、小血管疾病、微循環障礙、頸動脈粥狀硬化、心電圖異常、糖尿病、高血壓、白內障、眼翳、慢性支氣管炎、神經傳導遲滯、神經行為發展障礙、陽萎等疾病。

　　砷會導致如此多的疾病發生，主要原因為當砷進入體內之後，約莫兩個小時即會滲透全身的組織當中，分布在身體的各個器官系統，砷對生物體的傷害之強可見一班。

　　也因此，當NASA的科學家發現具有毒性且為構成生命六大元素之外的砷，可讓某種細菌賴以維生的同時，開始思考若此特例被證實之後，表示砷也可成為構成生命的元素之一，且不會導致生物體的傷害與死亡，合理推測有超越過去知識體系中的生物存在。相對而言，在宇宙中的各星球，原本被認定不適宜生物生存的環境中，是否存在著超乎過去能理解的生命，是接下來科學家亟欲探討的方向。