Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Arsen zamiast fosforu? Historia śmiałej hipotezy
02.10.2012

Jednym z najbardziej spektakularnych artykułów XXI wieku był opublikowany pod koniec 2010 roku w renomowanym Science: "Bakteria mogąca rosnąć wykorzystując arsen zamiast fosforu". Autorzy artykułu badali bakterie GFAJ-1 żyjące w zawierającym duże ilości arsenu jeziorze Mono. Według nich te żyjące w ekstremalnych warunkach (m. in. wysokie zasolenie i niskie pH) organizmy potrafią obejść się bez źródeł fosforu. Zasugerowali, iż zostaje on w białkach, DNA i innych makromolekułach zastąpiony arsenem [1]. Nie jest to pierwszy przypadek, gdy pierwiastek „trujący” okazuje się być wykorzystywanym przez organizmy. W 1990 roku publikacja N. M. Price’a oraz  F. M. M. Morela opisywała substytucje cynku poprzez atomy kobaltu oraz kadmu w metaloenzymach [2].

Jednakże hipoteza Felis Wolfe-Simon jest dużo bardziej śmiała - w grę nie wchodzi bowiem zastąpienie pierwiastka śladowo występującego w komórkach, a jednego z podstawowych dla życia makroelementów. Oprócz przełomowości w nauce są to teorie mocno wpływające na wyobraźnię - wszak już od dawna postulowane jest istnienie życia opartego na "alternatywnych" pierwiastkach (np. krzem zamiast węgla). Jest to przedmiotem dociekań zarówno egzobiologów jak i pisarzy SF.  

Historia powstania tej teorii, jej weryfikacji i co najbardziej prawdopodobne – odrzucenia, stanowi przykład tego, jak zmienia się sposób tworzenia nauki. Medialna atmosfera wokół tych badań rozpoczęła się od prezentacji wyników na konferencji prasowej zwołanej przez pracodawcę autorów, czyli agencję NASA.

Definicja życia właśnie się rozszerzyła (...) Podobnie jak przy dążeniu do wykrycia sygnałów życia w systemie słonecznym musimy mieć szersze horyzonty i rozważyć istnienie życia jakiego jeszcze nie znamy” - Ed Weiler,  NASA's associate administrator for the Science Mission Directorate [3].

Oczywiście zaraz po konferencji sukces badań obwieściły serwisy popularnonaukowe, a potem media głównego nurtu [4]. Jednak niedługo po publikacji pojawiły się głosy sceptyczne wskazujące błędy w metodologii. Najpoważniejsze z nich to użycie pożywki mogącej zawierać niewielkie ilości fosforu, wystarczającej do wzrostu bakterii oraz potencjalne zanieczyszczenie próbek DNA arsenem. Wątpliwości te wskazują raczej na zdolność bakterii do przeżycia w pożywce z niewielkimi stężeniami fosforu, a dużymi arsenu (w jednym z artykułów podważających teorie przywoływane są zdjęcia z mikroskopu z "grudkami" interpretowanymi jako elementy odizolowujące arsen od reszty komórki). Tłumaczy to znalezienie arsenu metodami izotopowymi wewnątrz bakterii, przy braku śladów DNA z wiązaniami arsenowymi [5,6] . Jednak w przypadku postawienia takiej "okrojonej" hipotezy na samym początku zainteresowanie nowym gatunkiem ekstremofila, zostałoby opublikowane jedynie przez specjalistyczne wydawnictwa. 

To świetny opis adaptacji, ale nie film ET - Gerald Joyce, The Scripps Research Institute w La Jolla, California [7].

Warto zwrócić uwagę przy okazji tej historii na zjawisko "drugiego obiegu"- pierwsze krytyczne głosy oraz raporty z prób powtórzenia rezultatów pochodziły z specjalistycznych blogów (np. http://rrresearch.fieldofscience.com/ ) [8]. Autorka oryginalnej pracy odpowiedziała, że dyskutuje jedynie przy pomocy artykułów objętych systemem peer-review [7]. Zwolennicy systemu "open-research" wskazują, że wykorzystanie otwartych zapisów z eksperymentów pozwoliłoby autorom na eliminacje błędów przed publikacją. Kolejnym ciekawym aspektem jest też nikłe zainteresowanie powtarzaniem wyników (autorzy zgodzili się przesłać próbki GFAJ-1 zainteresowanym [9]). Wynika to z faktu, iż „weryfikacja”, tak samo kosztowna co oryginalne badania, nie przyciągną podobnego zainteresowania w środowisku naukowym.

 

Literatura:      

[1] Wolfe-Simon, F. et al. A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus. Science 332, 1163-6 (2010)

[2] Price, N.M. & Morel, F.M.M. Cadmium and cobalt substitution for zinc in a marine diatom. Nature 344, 658-660 (1990).

[3]  Serwis NASA: http://www.nasa.gov/topics/universe/features/astrobiology_toxic_chemical.html

[4] http://wyborcza.pl/1,75476,8759160,Arszenik_i_stare_bakterie.html

[5] Rosen, B.P., Ajees, A.A. & McDermott, T.R. Life and death with arsenic. Arsenic life: an analysis of the recent report “A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus”. BioEssays news and reviews in molecular cellular and developmental biology 33, 350-357 (2011).

[6] Foster, P.L. Comment on “A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus”. Science 332, 1149; author reply 1149 (2011).

[7] Microbe gets toxic response

 http://www.nature.com/news/2010/101207/full/468741a.html

[8] Open research casts doubt on arsenic life

http://www.nature.com/news/2011/110809/full/news.2011.469.html

[9] Will you take the 'arsenic-life' test?

http://www.nature.com/news/2011/110601/full/474019a.html

 

Michał Laskowski

KOMENTARZE
Newsletter