GFAJ-1

Halomonas sp. GFAJ-1

Tulpina GFAJ-1 crescută pe arsenic
clasificare stiintifica
Domeniu:bacteriiTip de:ProteobacteriiClasă:Proteobacterii gammaOrdin:OceanospirillalesFamilie:HalomonadaceaeGen:HalomonasÎncordare:Halomonas sp. GFAJ-1
Denumire științifică internațională
Halomonas sp. GFAJ-1

Halomonas sp. GFAJ-1 , sau tulpina GFAJ-1  - bacterii extremefile în formă de tijă , aparțin gama-proteobacteriilor . Găsit de oamenii de știință de la NASA în Lacul Mono , California (SUA). Bacteriile se remarcă prin capacitatea lor de a supraviețui la concentrații foarte mari de arsenic . Când tulpina GFAJ-1 a fost descoperită, s-a anunțat că acest organism a încorporat arsen în loc de fosfor în ADN -ul său , fiind astfel singura formă de viață pe bază de arsenic; această proprietate a GFAJ-1 nu a fost confirmată.

Discuția științifică care a urmat anunțului descoperirii a demonstrat capacitatea comunității științifice de a corecta erorile de cercetare și artefactele; istoria descoperirii GFAJ-1 a devenit un exemplu de origine și dezamărire a erorii științifice, în conformitate cu principiul falsificabilității .

Interesul biologilor pentru această bacterie poate rămâne, deoarece are o capacitate excepțională de a supraviețui în prezența arsenicului otrăvitor chiar și după ce a intrat în celulă.

Descoperire

Microorganismul GFAJ-1 a fost descoperit de geomicrobiologul Felisa Wolfe-Simon de la Institutul Astrobiologic NASA din Menlo Park , California. Organismul a fost izolat în cultură pură la începutul anului 2009 din sedimentele pe care cercetătoarea și colegii ei le-au colectat de-a lungul malului lacului Mono . Este un lac hipersalin și foarte alcalin, cu una dintre cele mai mari concentrații de arsen natural din lume (200 µM/l ). Descoperirea a fost raportată pe scară largă pe 2 decembrie 2010.

Oamenii de știință au sugerat că aceste microorganisme, în condițiile deficienței de fosfor , sunt capabile să trăiască și să se înmulțească, înlocuind fosforul din ADN cu arsen, care este toxic pentru alte forme de viață [1] [2] [3] . În cuvintele lui Wolf-Simon, „Știam că unii microbi pot respira arsenic, dar acum am găsit microbi care fac ceva nou – își construiesc părți ale corpului din arsen ” .

Ipotezele despre posibilitatea existenței unor organisme în care arsenul poate juca rolul fosforului au fost prezentate anterior [4] . Descoperirea unui organism care folosește în biochimia sa elemente care diferă de cele comune vieții terestre - carbon , oxigen , hidrogen , azot , fosfor și sulf , ar putea adăuga greutate ipotezei biochimiei alternative și ar putea ajuta la înțelegerea posibilelor căi ale evoluția vieții terestre [5] și în căutarea vieții pe alte planete [6] .

Fosforul este unul dintre elementele esențiale ale vieții. Face parte din adenozin trifosfat , purtătorul de energie universal al celulei. Fosforul este, de asemenea, o parte integrantă a fosfolipidelor care formează membranele celulare .

Cu toate acestea, mesajul că arsenul poate forma aceiași compuși organici stabili ca fosforul a provocat un val de critici în comunitatea științifică mondială. În special, s-a subliniat că nu a existat o analiză de difracție cu raze X a ADN-ului, care ar putea oferi un răspuns precis la întrebarea dacă arsenul este prezent în ADN-ul bacteriilor [7] .

Criticii care au pus sub semnul întrebării relația dintre conținutul de arsen din corpul unei bacterii și utilizarea acestuia ca componente ale corpului au subliniat posibilitatea unui mecanism pentru izolarea boabelor de arsen în vacuole , similar mecanismului de izolare a sulfului din bacteriile cu sulf . De asemenea, s-a sugerat că arsenul este folosit de bacterii nu pentru a construi ADN-ul, ci se limitează la utilizarea lipidelor de arsenic, din care, teoretic, se pot construi membranele celulare și, cel mai probabil, din cauza instabilității chimice a lipidelor de arsenic. , în combinație cu fosfolipide.

Infirmare

La doi ani de la descoperire, două grupuri independente de cercetători au infirmat imediat existența arsenicului semnificativ biologic în ADN-ul bacteriilor.

Profesorul Rosemary Redfield ( ing. ) în blogul său din 4 decembrie 2010, analizând articolul lui Felice Wolf-Simon, a scris că „metodele de înaltă tehnologie pentru determinarea conținutului de arsenic, precum spectrometria de masă, au fost precedate de metode extrem de primitive. de izolare și purificare”. [8] Pe 21 iunie 2011, profesorul a primit o tulpină vie de GFAJ-1 pentru cercetare. A fost nevoie de încă o jumătate de an pentru ca un grup condus de Redfield ( Universitatea British Columbia , Vancouver, Canada; Universitatea Princeton , SUA; Institutul Medical Howard Hughes , SUA) să descopere condițiile de creștere a tulpinii GFAJ-1 în condiții. de exces, sau invers, lipsa diferitelor elemente (potasiu, calciu, sodiu, fosfor, arsen). În final, pe 14 ianuarie 2012, rezultatele au fost făcute publice. ADN-ul a fost izolat din două culturi ale tulpinii, dintre care una a fost crescută în condiții de exces de arsenic, iar a doua în absența sa. Ca urmare, conform datelor de centrifugare în gradient de CsCl și spectrometrie de masă, arsenul nu a fost detectat în niciuna dintre probe. Astfel, s-a dovedit că arsenul nu este încorporat în ADN-ul bacteriei GFAJ-1. Prezența arsenicului în lucrările lui Wolf-Simon a fost atribuită unor metode de curățare neglijentă [9] .

Un grup de cercetători de la Institutul de Microbiologie al ETH Zurich (Elveția) a arătat că chiar și în condițiile lipsei de fosfor și a unui exces de compuși de arsenic, bacteriile vor folosi fosforul până la urmă. Dacă concentrația de fosfor scade sub o anumită limită, creșterea bacteriilor se oprește și niciun arsenic nu le poate ajuta. Moleculele organice cu arsen pot fi găsite într-adevăr în bacteriile GFAJ-1, dar, după cum s-a dovedit, aceste molecule sunt formate abiotic, adică fără ajutorul enzimelor bacteriene și nu sunt folosite de bacteria însăși [10] .

Unele mass-media susțin că „un grup de biologi de la Universitatea British Columbia din Vancouver și-au respins propriile concluzii” [11] [12] . Cu toate acestea, acest lucru nu este adevărat - descoperitorii bacteriei (și autorii declarației despre prezența arsenului în ADN) sunt grupul lui F. Wolfe-Simon, Institutul Astrobiologic NASA , California, SUA.

În octombrie 2012, a fost publicată o lucrare care arată că proteinele de suprafață GFAJ-1 leagă în mod preferențial fosfații . Un astfel de comportament a fost observat chiar și atunci când concentrația de arseniați în mediu a fost de 4,5 mii de ori mai mare decât cea a fosfaților [13] [14] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Wolfe-Simon F., Blum JS, Kulp TR, et al. O bacterie care poate crește prin utilizarea arsenului în loc de fosfor  //  Science : journal. - 2010. - Decembrie. - doi : 10.1126/science.1197258 . — PMID 21127214 . Arhivat din original pe 10 ianuarie 2012.
  2. ↑ Microbul care mănâncă arsenic poate redefini chimia  vieții . Naturenews. Data accesului: 26 ianuarie 2011. Arhivat din original la 24 februarie 2012.
  3. ↑ Descoperirea astrobiologică duce o viață plină de otravă (link inaccesibil) . membrană. Data accesului: 26 ianuarie 2011. Arhivat din original la 28 ianuarie 2012. 
  4. ↑ Paul Davis. „Străini printre ai noștri”  - revista „În lumea științei”, nr. 3, martie 2008
  5. ↑ Alexei Timoșenko. Senzațiile științifice din 2010 au fost Premiul Nobel pentru grafen și viața pe bază de arsenic (link inaccesibil) . Fundamentele Vieții . gzt.ru (29 decembrie 2010). Data accesului: 29 decembrie 2010. Arhivat din original pe 23 aprilie 2011. 
  6. ↑ Bacteriile „pe arsenic” pot prospera pe Titan . RIA Novosti (3 decembrie 2010). Consultat la 4 decembrie 2010. Arhivat din original la 6 iulie 2012.
  7. ↑ Nadezhda Markina. Un experiment pentru a găsi un buget extraterestru . Infox.ru (13 decembrie 2010). Data accesului: 13 decembrie 2010. Arhivat din original pe 6 iulie 2012.
  8. ↑ Afișul Felisei Wolfe - Simon la Dec. Reuniunea AGU 2011 Arhivată la 12 iulie 2018 la Wayback Machine // http://rrresearch.fieldofscience.com Arhivată la 15 februarie 2019 la Wayback Machine , 16 dec 2011 
  9. ↑ Elena Kleschenko. Două doamne, ADN și arsenic . Preluat la 26 iulie 2012. Arhivat din original la 9 august 2012.
  10. ↑ Kirill Stasevici. Existența bacteriilor cu ADN pe bază de arsenic a fost dezmințită (link indisponibil) . Preluat la 26 iulie 2012. Arhivat din original la 12 iulie 2012. 
  11. ↑ Descoperitorii bacteriilor care folosesc arsenic și-au respins concluziile (link inaccesibil) . Preluat la 26 iulie 2012. Arhivat din original la 20 decembrie 2012. 
  12. ↑ Descoperitorii formei de viață „extraterestre” au infirmat existența acesteia . Preluat la 26 iulie 2012. Arhivat din original la 9 august 2012.
  13. ↑ Biologii au încercat să infirme în cele din urmă teoria „vieții cu arsenic” . Lenta.ru (4 octombrie 2012). Preluat la 6 iulie 2020. Arhivat din original la 23 septembrie 2020.
  14. ↑ Bacteria „Arsenic-life” preferă, până la urmă, fosforul . Nature News (3 octombrie 2012). Arhivat din original pe 8 decembrie 2012.

Link -uri