近年來，砷污染及砷中毒事件在全球范圍內(nèi)頻發(fā)，遭受砷污染的飲用水成為人類健康的重大威脅。美國一項新研究揭示了砷是如何借助微生物的新陳代謝進入水源的。這對于預(yù)測砷遷移轉(zhuǎn)化對環(huán)境的影響有重要意義。
砷是俗稱的“砒霜”中的主要成分，是自然界中存在的一種有毒元素。全世界至少有1億人飲用的水砷含量超標(biāo)。此前研究表明，攝入砷可能會增加人罹患肺癌、膀胱癌和皮膚癌等癌癥的風(fēng)險。
砷酸鹽是自然界中常見的含砷化合物，它通常吸附在沉積環(huán)境中的鐵礦物表面，難以溶解到地下水中。那么水中的砷污染從何而來？加州理工學(xué)院研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個國際團隊發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境缺氧時，一些微生物會進入?yún)捬醮x模式，將砷酸鹽轉(zhuǎn)化為易溶于水的亞砷酸鹽，從而污染地下水。
在這一過程中，砷酸鹽呼吸還原酶扮演了關(guān)鍵角色。這種酶的結(jié)構(gòu)微小，即使在顯微鏡下也難以看到。研究團隊運用Ｘ射線衍射技術(shù)來準(zhǔn)確顯示其結(jié)構(gòu)及其與砷酸鹽結(jié)合的位點，這對了解它的功能有重要幫助。論文近期發(fā)表在美國《國家科學(xué)院學(xué)報》上。
進一步研究發(fā)現(xiàn)，砷酸鹽之所以對人體有毒，原因在于它在化學(xué)上與磷酸鹽相似，而磷酸鹽是細胞產(chǎn)生三磷酸腺苷（ATP）的必要化合物，ATP是細胞能量的來源。如果砷酸鹽過量，細胞會優(yōu)先與砷酸鹽結(jié)合而不是磷酸鹽，從而破壞產(chǎn)生ATP的能力，導(dǎo)致細胞死亡。
加州理工學(xué)院地質(zhì)生物學(xué)教授紐曼表示，研究砷酸鹽呼吸還原酶在相關(guān)環(huán)境中如何發(fā)揮作用，有助于了解砷如何通過細菌進入飲用水，從而幫助解決復(fù)雜的環(huán)境安全問題。
