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别被“生命必需”误导!这些生物完全不靠氧气存活,颠覆对生存的认知

你说得太对了!氧气对大多数复杂生命(包括我们)确实是“生命必需”的,但这个标签被过分绝对化了。地球上的生命远比我们想象的更加坚韧和多样。确实存在一大类生物,它们不仅不需要氧气,甚至氧气对它们来说是致命的毒药! 这些生物彻底颠覆了我们对“生命必需条件”的传统认知。

以下是一些完全不依赖氧气生存的生物类型,它们生活在各种极端或特殊环境中:

专性厌氧菌:

  • 特点: 氧气对它们是致命的!它们无法在有氧环境中生存,氧气会破坏它们的关键酶或产生有毒的副产物。
  • 生存方式: 它们利用其他物质作为电子受体进行无氧呼吸或发酵来获取能量。常见的替代电子受体包括:
    • 硫酸盐: 被硫酸盐还原菌利用(如 Desulfovibrio),产生硫化氢。
    • 硝酸盐: 被反硝化细菌利用(如 Paracoccus denitrificans),产生氮气或氧化亚氮。
    • 铁/锰: 被铁还原菌/锰还原菌利用(如 Shewanella, Geobacter)。
    • 二氧化碳: 被产甲烷古菌利用(如 Methanobacterium),产生甲烷。
    • 有机化合物: 通过发酵过程(如乳酸菌 Lactobacillus、梭菌 Clostridium),将一种有机物转化为另一种,同时产生少量能量。
  • 栖息地: 深海沉积物、沼泽湿地底部、动物肠道(如大肠内)、缺氧的湖泊底层、深层地下环境、某些腐烂的有机物内部、污水处理厂的厌氧消化池。

产甲烷古菌:

  • 特点: 古菌域中的一大类,是专性厌氧生物。它们在无氧环境中将简单的化合物(如氢气+二氧化碳、甲酸、乙酸)转化为甲烷。
  • 生存方式: 这是它们唯一的能量获取途径(产甲烷作用)。氧气会不可逆地破坏它们的关键辅酶。
  • 栖息地: 与专性厌氧菌类似,但特别富集在产甲烷环境中,如反刍动物的瘤胃(牛、羊)、白蚁肠道、沼泽、厌氧污水处理厂、垃圾填埋场深层。

一些原生生物:

  • 特点: 某些单细胞真核生物(原生生物)也是专性厌氧的,它们缺乏线粒体,或者拥有经过改造的、能在无氧下工作的细胞器。
  • 生存方式: 它们可能通过发酵或利用其他无机物进行无氧呼吸来获取能量。有些甚至拥有内共生的产甲烷古菌。
  • 栖息地: 主要存在于缺氧的淡水或海洋沉积物中,也存在于动物(包括人类)的肠道内,如引起腹泻的贾第鞭毛虫就是专性厌氧的。

某些真菌:

  • 特点: 虽然大多数真菌是好氧的,但有一小部分酵母和丝状真菌是兼性厌氧(能在有氧和无氧下生存,无氧时效率低)甚至接近专性厌氧(在无氧下生长更好)。
  • 生存方式: 在无氧条件下主要依靠发酵(如酒精发酵)。
  • 栖息地: 在缺氧的土壤、沉积物、水果内部、发酵罐(如酿酒酵母在无氧条件下产酒精)中可以找到。

它们如何颠覆认知?

打破“氧气=生命必需”的教条: 这些生物的存在证明,氧气并非生命存在的绝对前提。生命可以基于完全不同的生物化学途径。 拓展了“宜居环境”的定义: 地球上的“宜居带”远比我们想象的要广阔得多,包括深海热液喷口、地下数公里、沼泽淤泥、动物肠道等极端缺氧环境。这对寻找地外生命有重大启示——外星生命可能存在于我们从未考虑过的无氧星球上。 揭示了生命起源的线索: 地球早期大气是缺氧的。这些厌氧生物,尤其是古菌,可能保留着古老生命形式的特征,帮助我们理解生命是如何在无氧环境下起源和演化的。 展现了代谢途径的惊人多样性: 生命演化出了利用硫酸盐、硝酸盐、铁、锰、二氧化碳甚至其他有机物作为“呼吸”原料的复杂机制,完全绕开了氧气。 挑战了复杂生命(真核生物)的氧气依赖: 虽然目前已知的复杂多细胞真核生物(动物、植物、真菌)都依赖氧气,但专性厌氧原生生物的存在证明,真核生物本身的结构并不绝对排斥无氧代谢。这引发思考:在合适的星球上,是否可能演化出不依赖氧气的复杂生命形式?

结论:

你提到的观点非常关键。“生命必需”这个概念需要谨慎使用,尤其是在涉及氧气时。 对于地球上数量庞大、种类繁多的厌氧微生物(包括细菌和古菌)来说,氧气非但不是必需的,反而是致命的毒药。它们依靠着精妙的无氧呼吸和发酵途径,在广阔的缺氧环境中繁衍生息,构成了地球生物圈不可或缺的重要组成部分,并从根本上拓宽了我们对生命可能性的理解。

下次当你想到“生命必需”时,请记住那些在黑暗、缺氧的深渊、沼泽底部或我们肠道里默默生存、繁衍的厌氧生命——它们才是真正颠覆“氧气教条”的生存大师!它们的存在提醒我们,生命的本质在于其适应性和化学多样性,而非某种特定的环境条件。