GFAJ-1

Halomonas sp. GFAJ-1

GFAJ-1-stam odlad på arsenik
vetenskaplig klassificering
Domän:bakterieSorts:ProteobakterierKlass:Gamma proteobakterierOrdning:OceanospirillalesFamilj:HalomonadaceaeSläkte:HalomonasAnstränga:Halomonas sp. GFAJ-1
Internationellt vetenskapligt namn
Halomonas sp. GFAJ-1

Halomonas sp. GFAJ-1 , eller stam GFAJ-1  - stavformade extremofila bakterier, tillhör gamma-proteobakterier . Funnet av NASA- forskare i Mono Lake , Kalifornien (USA). Bakterierna är kända för sin förmåga att överleva mycket höga koncentrationer av arsenik . När stammen GFAJ-1 upptäcktes, tillkännagavs det att denna organism införlivade arsenik istället för fosfor i sitt DNA , vilket är den enda arsenikbaserade livsformen; denna egenskap hos GFAJ-1 har inte bekräftats.

Den vetenskapliga diskussionen som följde på tillkännagivandet av upptäckten visade på förmågan hos forskarsamhället att korrigera forskningsfel och artefakter; historien om upptäckten av GFAJ-1 har blivit ett exempel på ursprunget och avslöjandet av vetenskapliga fel, i enlighet med principen om falsifierbarhet .

Biologernas intresse för denna bakterie kan finnas kvar, eftersom den har en exceptionell förmåga att överleva i närvaro av giftig arsenik även efter att den kommit in i cellen.

Upptäckt

Mikroorganismen GFAJ-1 upptäcktes av geomikrobiolog Felisa Wolfe-Simon från NASA Astrobiological Institute i Menlo Park , Kalifornien. Organismen isolerades i renkultur i början av 2009 från sediment som forskaren och hennes kollegor samlade längs Mono Lakes stränder . Det är en hypersalthalt och mycket alkalisk sjö med en av de högsta naturliga arsenikkoncentrationerna i världen (200 µM/l ). Upptäckten rapporterades allmänt den 2 december 2010.

Forskare har föreslagit att dessa mikroorganismer, under förhållanden av fosforbrist , kan leva och föröka sig och ersätta fosfor i DNA med arsenik, som är giftigt för andra livsformer [1] [2] [3] . Med Wolf-Simons ord, "Vi visste att vissa mikrober kunde andas arsenik, men nu har vi hittat mikrober som gör något nytt - de bygger delar av sina kroppar av arsenik . "

Antaganden om möjligheten av existensen av organismer där arsenik kan spela rollen som fosfor har framförts tidigare [4] . Upptäckten av en organism som i sin biokemi använder element som skiljer sig från de som är vanliga för jordlevande - kol , syre , väte , kväve , fosfor och svavel , skulle kunna lägga vikt till hypotesen om alternativ biokemi och hjälpa till att förstå de möjliga sätten att evolution av jordelivet [5] och i sökandet efter liv på andra planeter [6] .

Fosfor är en av de viktigaste delarna av livet. Det är en del av adenosintrifosfat , cellens universella energibärare. Fosfor är också en integrerad del av fosfolipider som bildar cellmembran .

Budskapet att arsenik kan bilda samma stabila organiska föreningar som fosfor orsakade dock en våg av kritik i världens forskarsamhälle. Speciellt påpekades att det inte fanns någon röntgendiffraktionsanalys av DNA, vilket skulle kunna ge ett korrekt svar på frågan om arsenik finns i bakteriers DNA [7] .

Kritiker som ifrågasatte förhållandet mellan innehållet av arsenik i en bakteriekropp och dess användning som komponenter i kroppen pekade på möjligheten av en mekanism för att isolera arsenikkorn i vakuoler , liknande mekanismen för att isolera svavel i svavelbakterier . Det har också föreslagits att arsenik används av bakterier inte för att bygga DNA, utan är begränsat till användningen av arseniklipider, från vilka, teoretiskt, cellmembran kan byggas , och, med största sannolikhet, på grund av den kemiska instabiliteten hos arseniklipider , i kombination med fosfolipider.

Vederläggande

Två år efter upptäckten motbevisade två oberoende grupper av forskare omedelbart förekomsten av biologiskt signifikant arsenik i bakteriers DNA.

Professor Rosemary Redfield ( eng. ) skrev i sin blogg den 4 december 2010, som analyserade artikeln av Felice Wolf-Simon, att "högteknologiska metoder för att bestämma innehållet i arsenik, såsom masspektrometri, föregicks av extremt primitiva metoder av isolering och rening." [8] Den 21 juni 2011 fick professorn en levande stam av GFAJ-1 för forskning. Det tog ytterligare ett halvår för en grupp ledd av Redfield ( University of British Columbia , Vancouver, Kanada; Princeton University , USA; Howard Hughes Medical Institute , USA) att ta reda på förutsättningarna för tillväxten av GFAJ-1-stammen under förhållanden av överskott, eller vice versa, brist på olika element (kalium, kalcium, natrium, fosfor, arsenik). Slutligen, den 14 januari 2012, offentliggjordes resultaten. DNA isolerades från två kulturer av stammen, varav en odlades under betingelser med överskott av arsenik och den andra i frånvaro. Som ett resultat, enligt data för centrifugering i CsCl- gradient och masspektrometri, detekterades inte arsenik i något av proverna. Således bevisades det att arsenik inte är inkorporerat i GFAJ-1-bakteriens DNA. Närvaron av arsenik i Wolf-Simons verk tillskrevs slarviga rengöringsmetoder [9] .

En grupp forskare från Institutet för mikrobiologi vid ETH Zürich (Schweiz) visade att även under förhållanden med brist på fosfor och ett överskott av arsenikföreningar kommer bakterier att använda fosfor till det sista. Om koncentrationen av fosfor sjunker under en viss gräns upphör bakterietillväxten, och ingen arsenik kan hjälpa dem. Organiska molekyler med arsenik kan visserligen hittas i GFAJ-1-bakterier, men som det visade sig bildas dessa molekyler abiotiskt, det vill säga utan hjälp av bakteriella enzymer, och används inte av bakterien själv [10] .

Vissa medier hävdar att "en grupp biologer från University of British Columbia i Vancouver motbevisade sina egna slutsatser" [11] [12] . Detta är dock inte sant - upptäckarna av bakterien (och författarna till uttalandet om närvaron av arsenik i DNA) är gruppen av F. Wolfe-Simon, NASA Astrobiological Institute , Kalifornien, USA.

I oktober 2012 publicerades ett dokument som visar att GFAJ-1 ytproteiner företrädesvis binder fosfater . Sådant beteende observerades även när koncentrationen av arsenater i mediet var 4,5 tusen gånger högre än den hos fosfater [13] [14] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Wolfe-Simon F., Blum JS, Kulp TR, et al. En bakterie som kan växa genom att använda arsenik istället för fosfor  //  Science : journal. - 2010. - December. - doi : 10.1126/science.1197258 . — PMID 21127214 . Arkiverad från originalet den 10 januari 2012.
  2. ↑ Arsenikätande mikrob kan omdefiniera  livets kemi . naturennews. Datum för åtkomst: 26 januari 2011. Arkiverad från originalet den 24 februari 2012.
  3. ↑ Astrobiologisk upptäckt leder ett giftfyllt liv (länk otillgänglig) . membran. Datum för åtkomst: 26 januari 2011. Arkiverad från originalet den 28 januari 2012. 
  4. ↑ Paul Davis. "Främlingar bland våra egna"  - tidningen "In the world of science", nr 3, mars 2008
  5. ↑ Alexey Timosjenko. De vetenskapliga sensationerna 2010 var Nobelpriset för grafen och arsenikbaserat liv (otillgänglig länk) . Livets grunder . gzt.ru (29 december 2010). Datum för åtkomst: 29 december 2010. Arkiverad från originalet den 23 april 2011. 
  6. ↑ Bakterier "på arsenik" kan frodas på Titan . RIA Novosti (3 december 2010). Hämtad 4 december 2010. Arkiverad från originalet 6 juli 2012.
  7. ↑ Nadezhda Markina. Ett experiment för att hitta en utomjordisk budget . Infox.ru (13 december 2010). Datum för åtkomst: 13 december 2010. Arkiverad från originalet den 6 juli 2012.
  8. ↑ Felisa Wolfe-Simons affisch vid dec. 2011 AGU-möte Arkiverad 12 juli 2018 på Wayback Machine // http://rrresearch.fieldofscience.com Arkiverad 15 februari 2019 på Wayback Machine 16 dec 2011 
  9. ↑ Elena Kleschenko. Två damer, DNA och arsenik . Hämtad 26 juli 2012. Arkiverad från originalet 9 augusti 2012.
  10. ↑ Kirill Stasevich. Förekomsten av bakterier med arsenikbaserat DNA har avslöjats (otillgänglig länk) . Hämtad 26 juli 2012. Arkiverad från originalet 12 juli 2012. 
  11. ↑ Upptäckare av bakterier som använder arsenik motbevisade sina slutsatser (otillgänglig länk) . Hämtad 26 juli 2012. Arkiverad från originalet 20 december 2012. 
  12. ↑ Upptäckarna av den "utomjordiska" livsformen motbevisade dess existens . Hämtad 26 juli 2012. Arkiverad från originalet 9 augusti 2012.
  13. ↑ Biologer har försökt att slutligen vederlägga teorin om "arsenikliv" . Lenta.ru (4 oktober 2012). Hämtad 6 juli 2020. Arkiverad från originalet 23 september 2020.
  14. ↑ 'Arsenik-liv'-bakterien föredrar trots allt fosfor . Naturnyheter (3 oktober 2012). Arkiverad från originalet den 8 december 2012.

Länkar