Arsenowe życie nie istnieje

0

Raportowane w grudniu 2010 roku przez dr Wolfe-Simon odkrycie (także na konferencji prasowej NASA) mikroorganizmu o innej biochemii niż ziemska, okazało się nieprawdą. Badana bakteria GFAJ-1 nie wykorzystuje arsenu i jego związków zamiast fosforu w procesach umożliwiających rozwój.

GFAJ-1 należy do szczepu baketrii Halomonadaceae, w którym  znajduje się jeszcze kilka rodzin bakterii ekstremofilnych, zdolnych przetrwać w ciężkich warunkach. GFAJ-1 odkryto w próbkach słonej wody z jeziora Mono Lake we wschodniej Kalifornii.

Zespół analizujący biochemię bakterii, pod przewodnictwem dr Wolfe-Simon, bardzo szybko przeszedł „z laboratorium na papier”, publikując domniemane odkrycie bakterii wykorzystujących do wzrostu arsen zamiast fosforu. Wtedy także zwołano specjalną konferencję NASA, podczas której przedstawiono wyniki badań szerokiemu gronu odbiorców.

Podstawą tej sensacyjnej wiadomości było twierdzenie, iż GFAJ-1 do wzrostu potrzebuje arsenianów i fosforany nie mają istotnego wpływu na rozwój tej bakterii. Dodatkowo, arsen miał być wbudowany w DNA mikroorganizmu i zastępować 4% znajdujących się tam cząstek fosforu. Gdyby odkrycie było prawdziwe, rzeczywiście okazałoby się bardzo ważne z punktu widzenia astrobiologii. Oznaczałoby, że możliwe jest istnienie organizmów o innej budowie DNA niż nasza i innym metabolizmie komórkowym. Poszerzałoby to zasięg występowania życia poza Ziemię. Na naszej planecie ekstremalne, silnie zasolone i zanieczyszczone arsenem jeziora są rzadkością. Natomiast jest możliwe, że na wielu obiektach planetarnych i księżycowych poza naszym Układem Słonecznym takie ekstremalne warunki są powszechniejsze.

Pierwsza teza badań dr Wolfe-Simon okazała się fałszywa. Najprawdopodobniej wpływ na jej postawienie miało zanieczyszczenie środowiska bogatego w arseniany niewielką ilością fosforanów. Niezależny zespół naukowców*, zweryfikował badania dr Wolfe-Simon. Wstępnie poddano analizie podłoże, na którym wcześniej badano GFAJ-1. We wcześniejszych wynikach, bakteria zupełnie nie rosła w tym środowisku. Dopiero po zaaplikowaniu niewielkiej dawki arsenianów, mikroorganizmy zaczynały rosnąć. W nowych badaniach laboratoryjnych, wspomniane wyżej środowisko w ogóle uniemożliwiało wzrost bakterii. Naukowcy dodawali bardzo duże ilości wodofosforanów sodu, jednakże to także nic nie dawało. Dopiero użycie niewielkiej ilości pożywki z glutaminianu „pobudziło” bakterie. (Wcześniej nie raportowano jego dodawania).

W pożywce z glutaminianu, kontynuowano analizę wyników badań dr Wolfe-Simon. Jak zachowują się kultury bakteryjne w środowiskach z różną zawartością arsenu do fosforu (As/P)? U doktor Wolfe-Simon, przy stosunku -As/+P, bakterie rozwijały się słabo. Dopiero zwiększonej ilości arsenianów, mikroorganizmy przyspieszały swój rozwój. Grupa analizująca badania dr Wolfe-Simon doszła do innego wniosku – duże stężenia fosforanów nie wpływają wzrost bakterii. Poza tym wystarczą niewielkie dawki fosforanów, by pobudzić GFAJ-1 do aktywności – na tyle niewielkie, że na pewno znajdowały się we wcześniejszej pożywce +As/-P.

W celu zbadania ewentualnego przyłączania arsenianów do szkieletu DNA, grupa kontrolna przebadała 4 kultury GFAJ-1:

  • pierwsza, która żyła w środowisku pozbawionym arsenianów i z bardzo niewielką ilością fosforanów (-As/-P);
  • druga, z dużą ilością arsenianów i niewielką fosforanów (+As/-P);
  • trzecia, z małą ilością arsenianów i dużą fosforanów (-As/+P);
  • czwarta, gdzie i arsenu, i fosforu było dużo (+As/+P).

Niezależnie od grupy, otrzymane wyniki były bardzo podobne.

Najpierw zbadano, czy DNA posiada białka chroniące arseniany przed hydrolizą (pomysł postulowany przez dr Wolfe-Simon). Okazało się, że nie ma takich mechanizmów.

Wtedy przystąpiono do analizy samych łańcuchów DNA w celu wykrycia arsenianów, mogących stanowić szkielet DNA GFAJ-1. Wyniki były negatywne, a pojawiający się arsen (w bardzo niewielkich ilościach) był łatwo wypłukiwany przez wodę; niemożliwe byłoby poprawne działanie DNA w takich warunkach (podatności arsenianów na hydrolizę). Skąd wynik dodatni u dr Wolfe-Simon? Być może wpływ na to miało zanieczyszczenie próbki arsenem, stąd jego znacznie zawyżona wartość w wynikach analizy składu DNA.

Na koniec swojej pracy*, naukowcy stwierdzili, że arseniany mogą być wykorzystywane w procesach biochemicznych w tak agresywnym środowisku jak Mono Lake, aczkolwiek tylko jako zamienniki małych molekuł fosforanowych przez krótki czas – cukrów lub nukleotydów. Strategia przyłączania arsenianów do DNA, na dzień dzisiejszy, wydaje się być bardzo nieefektywna i niemożliwa.

—–

* Na podstawie:

Marshall Louis Reaves, Sunita Sinha, Joshua D. Rabinowitz, Leonid Kruglyak, Rosemary J. Redfield, Absence of Detectable Arsenate in DNA from Arsenate-Grown GFAJ-1 Cells, Science  DOI: 10.1126/science.1219861

Share.

Comments are closed.