GFAJ-1

Halomonas sp. GFAJ-1

GFAJ-1-stamme dyrket på arsen
videnskabelig klassifikation
Domæne:bakterieType:ProteobakterierKlasse:Gamma proteobakterierBestille:OceanospirillalesFamilie:HalomonadaceaeSlægt:HalomonasStamme:Halomonas sp. GFAJ-1
Internationalt videnskabeligt navn
Halomonas sp. GFAJ-1

Halomonas sp. GFAJ-1 , eller stamme GFAJ-1  - stavformede ekstremofile bakterier, hører til gamma-proteobakterier . Fundet af NASA -forskere i Mono Lake , Californien (USA). Bakterierne er bemærkelsesværdige for deres evne til at overleve meget høje koncentrationer af arsen . Da stammen GFAJ-1 blev opdaget, blev det annonceret, at denne organisme inkorporerede arsen i stedet for fosfor i dens DNA , og dermed den eneste arsen-baserede livsform; denne egenskab af GFAJ-1 er ikke blevet bekræftet.

Den videnskabelige diskussion, der fulgte efter offentliggørelsen af ​​opdagelsen, demonstrerede det videnskabelige samfunds evne til at rette forskningsfejl og artefakter; historien om opdagelsen af ​​GFAJ-1 er blevet et eksempel på oprindelsen og afvisningen af ​​videnskabelige fejl, i overensstemmelse med princippet om falsificerbarhed .

Biologernes interesse for denne bakterie kan forblive, da den har en enestående evne til at overleve i nærværelse af giftig arsen, selv efter at den er kommet ind i cellen.

Discovery

Mikroorganismen GFAJ-1 blev opdaget af geomikrobiolog Felisa Wolfe-Simon fra NASA Astrobiological Institute i Menlo Park , Californien. Organismen blev isoleret i ren kultur i begyndelsen af ​​2009 fra sediment, som forskeren og hendes kolleger indsamlede langs bredden af ​​Mono Lake . Det er en hypersaltholdig og meget alkalisk sø med en af ​​de højeste naturlige arsenkoncentrationer i verden (200 µM/l ). Opdagelsen blev bredt rapporteret den 2. december 2010.

Forskere har foreslået, at disse mikroorganismer under forhold med fosformangel er i stand til at leve og formere sig og erstatte fosfor i DNA med arsen, som er giftigt for andre livsformer [1] [2] [3] . Med Wolf-Simons ord: "Vi vidste, at nogle mikrober kunne indånde arsen, men nu har vi fundet mikrober, der gør noget nyt - de bygger dele af deres kroppe af arsen . "

Antagelser om muligheden for eksistensen af ​​organismer, hvor arsen kan spille rollen som fosfor, blev fremsat tidligere [4] . Opdagelsen af ​​en organisme, der i sin biokemi anvender elementer, der adskiller sig fra dem, der er almindelige for jordlevende liv - kulstof , oxygen , brint , nitrogen , fosfor og svovl , kunne lægge vægt på hypotesen om alternativ biokemi og hjælpe med at forstå de mulige måder at evolution af jordlevende liv [5] og i søgen efter liv på andre planeter [6] .

Fosfor er et af de væsentlige elementer i livet. Det er en del af adenosintrifosfat , cellens universelle energibærer. Fosfor er også en integreret del af fosfolipider , der danner cellemembraner .

Budskabet om, at arsen kan danne de samme stabile organiske forbindelser som fosfor, forårsagede imidlertid en bølge af kritik i verdens videnskabelige samfund. Det blev især påpeget, at der ikke fandtes røntgendiffraktionsanalyse af DNA, som kunne give et præcist svar på spørgsmålet om, hvorvidt der er arsen i bakteriers DNA [7] .

Kritikere, der satte spørgsmålstegn ved forholdet mellem indholdet af arsen i en bakteries krop og dets anvendelse som komponenter i kroppen, pegede på muligheden for en mekanisme til isolering af arsenkorn i vakuoler , svarende til mekanismen til isolering af svovl i svovlbakterier . Det er også blevet foreslået, at arsen bruges af bakterier ikke til at bygge DNA, men er begrænset til brugen af ​​arsenlipider, hvorfra der teoretisk kan bygges cellemembraner , og højst sandsynligt på grund af den kemiske ustabilitet af arsenlipider , i kombination med fosfolipider.

Gendrivelse

To år efter opdagelsen afviste to uafhængige grupper af forskere straks eksistensen af ​​biologisk signifikant arsen i bakteriernes DNA.

Professor Rosemary Redfield ( Eng. ) skrev i sin blog den 4. december 2010, der analyserede artiklen af ​​Felice Wolf-Simon, at "højteknologiske metoder til bestemmelse af indholdet af arsen, såsom massespektrometri, blev forudgået af ekstremt primitive metoder af isolation og rensning." [8] Den 21. juni 2011 modtog professoren en levende stamme af GFAJ-1 til forskning. Det tog endnu et halvt år for en gruppe ledet af Redfield ( University of British Columbia , Vancouver, Canada; Princeton University , USA; Howard Hughes Medical Institute , USA) at finde ud af betingelserne for væksten af ​​GFAJ-1-stammen under betingelser af overskydende, eller omvendt, mangel på forskellige elementer (kalium, calcium, natrium, fosfor, arsen). Endelig, den 14. januar 2012, blev resultaterne offentliggjort. DNA blev isoleret fra to kulturer af stammen, hvoraf den ene blev dyrket under betingelser med overskydende arsen, og den anden i dets fravær. Som følge heraf blev der ifølge dataene for centrifugering i CsCl - gradient og massespektrometri ikke påvist arsen i nogen af ​​prøverne. Det blev således bevist, at arsen ikke er inkorporeret i GFAJ-1-bakteriens DNA. Tilstedeværelsen af ​​arsen i Wolf-Simons værker blev tilskrevet skødesløse rengøringsmetoder [9] .

En gruppe forskere fra Institut for Mikrobiologi ved ETH Zürich (Schweiz) viste, at selv under forhold med mangel på fosfor og et overskud af arsenforbindelser, vil bakterier bruge fosfor til det sidste. Hvis koncentrationen af ​​fosfor kommer under en vis grænse, stopper væksten af ​​bakterier, og ingen arsen kan hjælpe dem. Organiske molekyler med arsen kan ganske rigtigt findes i GFAJ-1 bakterier, men som det viste sig, er disse molekyler dannet abiotisk, det vil sige uden hjælp fra bakterielle enzymer, og bruges ikke af bakterien selv [10] .

Nogle medier hævder, at "en gruppe biologer fra University of British Columbia i Vancouver tilbageviste deres egne konklusioner" [11] [12] . Dette er dog ikke sandt - opdagerne af bakterien (og forfatterne af erklæringen om tilstedeværelsen af ​​arsen i DNA) er gruppen af ​​F. Wolfe-Simon, NASA Astrobiological Institute , Californien, USA.

I oktober 2012 blev et papir offentliggjort, der viser, at GFAJ-1 overfladeproteiner fortrinsvis binder fosfater . En sådan adfærd blev observeret, selv når koncentrationen af ​​arsenater i mediet var 4,5 tusind gange højere end koncentrationen af ​​fosfater [13] [14] .

Se også

Noter

  1. ↑ Wolfe-Simon F., Blum JS, Kulp TR, et al. En bakterie, der kan vokse ved at bruge arsen i stedet for fosfor  //  Science : journal. - 2010. - December. - doi : 10.1126/science.1197258 . — PMID 21127214 . Arkiveret fra originalen den 10. januar 2012.
  2. ↑ Arsen-spisende mikrobe kan omdefinere  livets kemi . naturenews. Dato for adgang: 26. januar 2011. Arkiveret fra originalen 24. februar 2012.
  3. ↑ Astrobiologisk opdagelse fører et liv fyldt med gift (link utilgængeligt) . membran. Dato for adgang: 26. januar 2011. Arkiveret fra originalen 28. januar 2012. 
  4. ↑ Paul Davis. "Strangers among our own"  - magasin "In the world of science", nr. 3, marts 2008
  5. ↑ Alexey Timoshenko. De videnskabelige sensationer i 2010 var Nobelprisen for grafen og arsen-baseret liv (utilgængeligt link) . Livets grundprincipper . gzt.ru (29. december 2010). Dato for adgang: 29. december 2010. Arkiveret fra originalen den 23. april 2011. 
  6. ↑ Bakterier "på arsen" kan trives på Titan . RIA Novosti (3. december 2010). Hentet 4. december 2010. Arkiveret fra originalen 6. juli 2012.
  7. ↑ Nadezhda Markina. Et eksperiment for at finde et udenjordisk budget . Infox.ru (13. december 2010). Dato for adgang: 13. december 2010. Arkiveret fra originalen den 6. juli 2012.
  8. ↑ Felisa Wolfe - Simons plakat ved dec. 2011 AGU møde Arkiveret 12. juli 2018 på Wayback Machine // http://rrresearch.fieldofscience.com Arkiveret 15. februar 2019 på Wayback Machine , 16 dec 2011 
  9. ↑ Elena Kleschenko. To damer, DNA og arsenik . Hentet 26. juli 2012. Arkiveret fra originalen 9. august 2012.
  10. ↑ Kirill Stasevich. Eksistensen af ​​bakterier med arsen-baseret DNA er blevet afkræftet (utilgængeligt link) . Hentet 26. juli 2012. Arkiveret fra originalen 12. juli 2012. 
  11. ↑ Opdagere af bakterier, der bruger arsen, modbeviste deres konklusioner (utilgængeligt link) . Hentet 26. juli 2012. Arkiveret fra originalen 20. december 2012. 
  12. ↑ Opdagerne af den "udenjordiske" livsform modbeviste dens eksistens . Hentet 26. juli 2012. Arkiveret fra originalen 9. august 2012.
  13. ↑ Biologer har forsøgt endelig at tilbagevise teorien om "arsenik liv" . Lenta.ru (4. oktober 2012). Hentet 6. juli 2020. Arkiveret fra originalen 23. september 2020.
  14. ↑ 'Arsen-liv'-bakterie foretrækker trods alt fosfor . Naturnyt (3. oktober 2012). Arkiveret fra originalen den 8. december 2012.

Links