2010-12-02: Rewolucja w biochemii: bakteria z arsenem w DNA

czwartek, 2 grudnia 2010

Na specjalnej konferencji prasowej naukowcy z amerykańskiej agencji kosmicznej donieśli o odkryciu bakterii, w której DNA zidentyfikowali arsen. Wg autorów pracy to pierwsza znana forma życia na Ziemi, w której pierwiastek inny niż tlen, węgiel, wodór, azot, czy fosfor składa się na strukturę DNA.

	Jeżeli coś tu na Ziemi potrafi zrobić coś tak niezwykłego, co jeszcze potrafi zrobić życie a czego nie widzieliśmy?
—dr Felisa Wolfe-Simon, astrobiolog, NASA TV

NASA od kilku dni zapowiadała konferencję prasową na której zostanie przedstawione odkrycie, które zrewolucjonizuje naukę o życiu i jego poszukiwaniu poza Ziemią. Z nieoficjalnych wiadomości wiadomo było, że będzie ono dotyczyć arsenu. Keith Cowing, z portalu NASA Watch, dementował plotki o tym, że NASA odkryła życie pozaziemskie.

Zespół badawczy NASA odkrył w jeziorze Mono Lake (Kalifornia) bakterie GFAJ-1 (z rodziny Halomonadacea), w których DNA stwierdzili obecność arsenu w miejscach, gdzie normalnie występuje fosfor. O tym, że arsen stanowi szeroki analog fosforu w materii ożywionej wiadomo od dawna. Cecha ta stanowi zresztą jeden z powodów wysokiej toksyczności arsenu.

Bakterie były hodowane na pożywkach ubogich w fosfor, tak jak w naturalnych warunkach. Kolonie normalnie się rozmnażały. Gdy fosfor usunięto całkowicie, a zamiast niego w pożywce znalazł się arsen, ku zaskoczeniu naukowców, kolonie dalej rosły. Po wielu badaniach różnymi technikami naukowcy uznali, że bakterie użyły arsenu w miejsce fosforu do syntezy funkcjonalnych analogów szeregu biocząsteczek, przede wszystkim kwasów nukleinowych.

Jeśli tezy autorów potwierdziłyby się, byłaby to pierwsza znana forma materii ożywionej, w której pierwiastek inny niż tlen, węgiel, wodór, azot czy fosfor wbudowany byłby w strukturę DNA. Do tej pory znane były tylko gatunki bakterii wykorzystujące reakcję związku arsenu z tlenem do produkcji energii. Od 2008 roku są też znane bakterie, które dokonują z udziałem arsenu reakcji będącej odpowiednikiem fotosyntezy.

Autorzy odkrycia uważają, że zmienia ono wiedzę o życiu na Ziemi, poszerzając jego definicję oraz poszerza także warunki sprzyjające powstawaniu życia poza nią - warunki do życia opartego na arsenie mogą panować, na przykład na Tytanie, największym księżycu Saturna. Felisa Wolfe-Simon, kierownik naukowy projektu w ramach którego dokonano odkrycia, powiedziała, że "jeżeli coś tu na Ziemi potrafi zrobić coś tak niezwykłego, co jeszcze potrafi zrobić życie, a czego nie widzieliśmy?"

W konferencji wzięli udział:

dr Mary Voytek, mikrobiolog, dyrektor programu badań astrobiologicznych NASA
dr Felisa Wolfe-Simon, astrobiolog, U. S. Geological Survey, stowarzyszona z NASA
dr Pamela Conrad, astrobiolog, Goddard Space Flight Center
dr Steven Benner, biochemik i biofizyk, Foundation for Applied Molecular Evolution
prof. James Elser, ekolog, Arizona State University

Badanie zostało opublikowane tego samego dnia w Science Express i szybko spotkało się z szeroką krytyką ze strony środowiska naukowego.

Źródła

Dwayne Brown, Cathy Weselby – NASA-Funded Research Discovers Life Built With Toxic Chemical – NASA, 2 grudnia 2010
Odkrycie z zakresu astrobiologii – Kosmonauta.net, 2 grudnia 2010
Margit Kossobudzka – Arszenik i stare bakterie – Wyborcza.pl, 2 grudnia 2010