摘要：你没看错，科学家们发现了一种“跨界”生命体，它就像一辆可以同时烧油又充电的混合动力汽车，居然能一边进行我们熟悉的高效“有氧呼吸”，一边运行着古老的“无氧呼吸”。这不仅仅是简单的切换模式，而是两种本应水火不容的代谢系统，在它体内和谐共存，甚至还因此长得更快、更壮

生命，要么呼吸氧气，要么不呼吸氧气——这条写进教科书的铁律，刚刚被一种来自美国黄石公园的细菌给彻底颠覆了！

你没看错，科学家们发现了一种“跨界”生命体，它就像一辆可以同时烧油又充电的混合动力汽车，居然能一边进行我们熟悉的高效“有氧呼吸”，一边运行着古老的“无氧呼吸”。这不仅仅是简单的切换模式，而是两种本应水火不容的代谢系统，在它体内和谐共存，甚至还因此长得更快、更壮。

这到底是什么样的“迷之操作”？它又是如何打破这个生命科学的基本悖论的？今天，让我们一起深入黄石公园的滚滚热泉，揭开这个“代谢奇迹”的神秘面纱。

◆ 01 悖论：氧气，天堂与地狱一线之隔

在我们深入这个故事之前，必须先理解一个核心矛盾：氧气，既是天堂的馈赠，也是地狱的毒药。

对于我们人类这样的好氧生物来说，没有氧气就无法生存。氧气就像火种，点燃我们体内的能量工厂，高效地产出能量。

但对于地球上许多古老的厌氧微生物而言，氧气却是致命的毒药。它会破坏这些微生物赖以生存的精密生化机器，让它们的无氧呼吸系统瞬间瘫痪。

因此，生命世界一直遵循着一条清晰的界线：要么拥抱氧气，成为“光明世界”的居民；要么躲避氧气，在深海、泥土等“黑暗角落”里靠硫、硝酸盐等物质呼吸。

两者择其一，是刻在生命基因里的生存法则。

然而，来自蒙大拿州立大学的埃里克·博伊德（Eric Boyd）教授和他的团队，在黄石公园一个名为“路边西泉”（Roadside West spring）的地方，发现了一个“规则破坏者”——Hydrogenobacter RSW1。这个小家伙，竟然在天堂与地狱之间走出了一条无人走过的路。

◆ 02 破局：一场“我全都要”的代谢实验

为了弄清楚这个细菌到底有多“秀”，科学家们在实验室里为它精心设计了一场代谢大戏：

第一幕：纯无氧环境

科学家只给它提供氢气（食物）和硫磺（无氧呼吸的“氧气替代品”）。结果发现，这个细菌确实能进行无氧呼吸，产生硫化氢。但奇怪的是，它虽然活着并能产生能量（ATP），却不生长繁殖。就像一辆原地怠速的汽车，引擎在轰鸣，却一步也不往前开。

第二幕：纯有氧环境

拿走硫磺，换上氧气。细菌立刻开始正常生长，和我们预想的一样，是个标准的好氧生物。

高潮：有氧+无氧，双重火力全开！

最关键的一幕来了。科学家同时给它提供了氢气、氧气和硫磺。奇迹发生了！细菌不仅像第二幕那样利用氧气快速生长，竟然还同时像第一幕那样利用硫磺产生了硫化氢！

更让人震惊的是，在这种“双核驱动”模式下，它的生长速度和最终达到的细胞数量，都显著超过了只用氧气的“单核”模式。

所以它压根不做选择题，而是豪横地说“我全都要”，并且因此变得更强！

为了排除是“先用完氧气再用硫磺”的可能性，研究人员在实验中不断补充氧气，但硫化氢的产生从未停止。最终，基因层面的“铁证”也来了：负责有氧呼吸的cox基因和负责无氧硫呼吸的sreA基因，在细菌体内是同时开启的。

至此，生命悖论被彻底打破！

◆ 03 启示：顶级玩家的生存智慧与活化石的远古回响

一个微小的细菌，为何要进化出如此复杂甚至看似矛盾的生存策略？这背后隐藏着深刻的智慧。

首先，这是顶级玩家的风险对冲策略。

黄石公园的热泉环境极其动荡，地下喷出的缺氧热泉水与富含氧气的地表空气在这里剧烈混合，导致氧气浓度忽高忽低。对于生活在这里的微生物来说，氧气是一种“不稳定”的资源。而RSW1细菌的策略堪称完美：当氧气充足时，它就火力全开，高效产能；当氧气不足时，它那永不停歇的无氧呼吸系统就成了“备用发电机”，保证细胞最基本的能量供应和存活。

这不仅是生存，更是面对不确定环境的顶级智慧。

其次，它可能是一扇望向远古地球的窗口。

在20多亿年前的“大氧化事件”中，地球从一个缺氧世界逐渐转变为我们今天的样子。对于当时的厌氧生命来说，那是一场浩劫。这个新发现的细菌，或许为我们模拟了远古生命是如何应对那场危机的。一种能够同时利用硫和初生微量氧气的“双料”生命，无疑在那个混乱的过渡时代拥有巨大的演化优势。

所以，它，可能就是一枚揭示生命演化关键节点的“活化石”。

这个小小的细菌告诉我们，生命远比我们想象的更坚韧、更灵活、更富有创造力。教科书里的“铁律”，只是我们当前认知下的总结，而广阔的自然界，永远有准备好颠覆这一切的意外惊喜。

下一次当你深呼吸时，或许可以想一想，就在这个星球的某个角落，有一个小生命，正在一口氧气，一口毒气，用它的方式，讲述着一个跨越天堂与地狱的生命传奇。

这项研究发表在今年1月27日《自然-通讯》杂志上。

参考文献:

Keller, L. M., Colman, D. R. & Boyd, E. S. Simultaneous aerobic and anaerobic respiration in hot spring chemolithotrophic bacteria. Nat Commun 16, 1063 (2025).

来源：徐德文科学频道