想象一下，世界上如果没有了空气，只剩砷、汞、铅、硫可供你存活，你会选择哪一个呢？无一例外，这四种物质都对人体有很大的毒性，哪一项都不能维持人的生命。然而，地球上有这样一种生物会毫不犹豫地选择对人类剧毒的砷，因为看似是生命必需品的氧气，对于它来说相当于洪水猛兽，而砷才是它呼吸的必需品。在很人的认知中，地球上的生命大多数呼吸的都是空气或水中的氧气，但在地球上也存在着呼吸其他物质的生物。年，《美国国家科学院学报》就发表了海洋缺氧区的微生物能够代谢砷的论文。即使大部分人认为不可能生存的严苛环境，依然有生命的存在。
砷矿，图片来源维基百科
砷是什么，能吸吗，吸了会出事吗？
砷是一种非金属元素，分布在多种矿物中，通常与硫和其它金属元素共存，也有纯的元素晶体。单质以灰砷、黑砷和黄砷这三种同素异形体的形式存在，但只有灰砷在工业上具有重要的用途。你可能会觉得砷很陌生，但它就在我们身边。雄黄就是一种砷的化合物，农药、除草剂、杀虫剂、砒霜（As2O3）等也是砷的化合物。砷也可用于合金的制造，比如生产铜的强化合金或是添加到制造车用铅酸蓄电池的合金中。制造半导体电子器件时用砷作为掺杂剂合成n形半导体材料。不过在大多数情况下砷对我们多细胞生物来说都是有危害的，受砷污染的地下水也是影响全世界人们的环境问题。就目前情况下，只有少数几种细菌能将砷的化合物作为呼吸的代谢物。此次，《美国国家科学院学报》发表的能代谢砷的基因，它们很可能就来自古菌（也可以称为古核生物、古细菌）。古菌，图片来源UD.Ladiversidaddelosseresvivos
古菌有多神秘？
古菌并不是细菌，虽然古菌在很多方面比较接近原核生物。但是在DNA转录和转译中心过程上，它们并不表现出细菌的特征，只是非常接近原核生物而已。
生物在地球的亿万年间演化中，出现过很多依赖氧气呼吸的生物，譬如我们人类；也出现过很多对氧气避之不及的生物，如古菌。如今大多数生命的必备品——氧气，对古菌来说，就如同砷对于人类一样，都是“有毒”的。那大家一定好奇，现在还有古菌吗？古菌并没有灭绝，因为当时有一部分的古菌慢慢地开始和以氧气代谢的真细菌形成共生关系，漫长的共生演化中，真细菌的基因越过了真细菌的质膜而进入古菌核区，并与它的染色体合为一体。虽然这样的基因漂移对古菌是有益的，因为它可以有效防止真细菌的反叛，但是对真细菌而言却不一样，因为这样一来它就被限制自由了，所以就不得不依赖着古菌生存。随着时间的演化，有一部分的古菌质膜就慢慢地包裹住了真细菌的染色体，并形成了一套的细胞内膜系统，古菌就这样升级变成了真核细胞，而那些共生的真细菌就没那么好运了，它们缩小变成了真核细胞里的细胞器——线粒体，这种细胞器是真核细胞/细菌的能量工厂。间歇泉会有大量嗜热泉生古细菌，图片来源UD.Ladiversidaddelosseresvivos多数古菌现在都存在于严苛环境中，比如间歇泉、石油井或者海底深海热泉中。还有的生存在很冷的环境或者高盐、强酸或强碱性的水中。此外也有些古菌是嗜中性的，能够在沼泽、废水、海洋和土壤中生存！白蚁消化纤维会产生氢气，图片来源维基百科也有一些古菌生存在动物的消化道中。比如所有反刍动物和白蚁的消化道中都有一种产甲烷菌的共生菌，它们会帮助寄主消化纤维素。当动物吃下的纤维素后，消化产生的大量氢气会影响它们的消化效率，于是消化道中产甲烷菌会把这些氢气变成甲烷，来帮助它们保持较高消化效率。
通常来说古菌对生物是无害的，也未发现过有能致病的古菌。
古菌在地球上有着重要作用
这些古菌参与了地球上碳、氮、硫的循环。古菌在生态循环中的地位不容小觑，有一些古菌可以从一个生态系统中移除有机氮，其它古菌则可以把氮气加入生态形成有机氮，可以起到氮吸收和固氮作用。在碳循环中，制造甲烷的古菌可以移除多余的氢并且在有机化合物的缺氧分解中扮演着分解者的角色。这些古菌可以在沉积物和沼泽等缺氧环境中生活，它们也可以被用于污水处理。但古菌也可能制造与人为变化类似的环境影响，甚至可能造成环境污染。比如：产甲烷菌是大气甲烷的主要来源，这些产甲烷菌每年释放的甲烷占了世界上大部分的甲烷排放。可以说，产甲烷菌排放的甲烷加速了全球温室气体的排放，进而加速了全球变暖。还有在硫循环中，古菌可以利用硫化物氧化代谢把硫从岩石中释放出来，并提供给其它生物，但诸如硫化叶菌，会利用硫代谢反应最终产出硫酸，所以这种古菌在废弃的矿场中生长，会导致矿渣酸性废水的出现，以及其它环境污染物的排放。审核专家：纪十，生物领域观察者参考资料：JaclynKSaunders、ClaraAFuchsman、CedarMcKay、GabrielleRocap，Completearsenic-basedrespiratorycycleinthemarinemicrobial