Критика існування нової форми життя – бактерій, заснованих на миш'яку замість фосфору.

Можливе існування «паралельної» біосфери на прикладі бактерій, що використовують миш'як замість фосфору у своїй ДНК, гаряче обговорюється провідними експертами в журналі Science. Якщо вчені NASA, що виявили ці бактерії в Каліфорнії, доведуть свою точку зору, це повністю змінить уявлення про життя та методики її пошуку як на Землі, так і на далеких планетах.

Одна з найгарячіших наукових новин минулого року – відкриття бактерій, які, як передбачається, використовують у своїх біологічних молекулах отруйний миш'як замість фосфору, – знову зайняла перші шпальти науково-популярних видань. Авторитетний журнал Science, який опублікував спірну роботу, пішов на безпрецедентний крок, опублікувавши безліч критичних статей і технічних коментарів, присвячених горезвісним бактеріям, а також відповідь авторів статті.

Нагадаємо коротенько суть питання. Феліса Вольфа-Сімон і її колеги з Астробіологіческого інституту NASA вивчили бактерії штаму GFAJ-1 сімейства Halomonadaceae, що живуть у каліфорнійському озері Моно, багатому солями миш'яку, і виявили, що фосфор у їх біологічно важливих молекулах (у тому числі ДНК) заміщений миш'яком.

Це відкриття фактично підриває наукові основи уявлень про будову органічного світу. ДНК складається з вуглеводу дезоксирибози, азотистого підстави і залишку фосфорної кислоти, властивості якої багато в чому визначають найважливіші біологічні цикли в організмі. Миш'як, що знаходиться в таблиці Менделєєва точно під фосфором, аж ніяк не є його повним аналогом. Підвищена увага, яка привернула до себе публікація, цілком зрозуміло:

якщо зроблений авторами припущення підтвердиться, це в буквальному сенсі поставить всі уявлення про життя з ніг на голову – починаючи від пошуків мешканців далеких планет і закінчуючи можливим існуванням «паралельної» біосфери на Землі.

Миш'як надзвичайно отруйний саме у зв'язку з тим, що здатний впроваджуватися на місце фосфору в біологічних молекулах, але не може повноцінно виконувати його функції (згадайте історії середньовічних отруєнь, хоча б убивство французького короля Карла IX його матір'ю Катериною Медічі, описане в романі Дюма «Королева Марго »). Тепер же стверджується, що миш'як цілком може служити такий же базою для біомолекул, як і фосфор (саме залишки фосфорної кислоти служать «скелетом» ДНК). Значить, до «джентльменського набору» елементів, що складають органічні речовини – вуглець-водень-азот-кисень-фосфор-сірка – слід додати ще й миш'як, а діапазон умов, в яких може існувати життя, слід помітнорозширити: адже нікому не відомо, які суворі умови здатні витримати «арсенові» організми.

Все це дуже схоже на фантастику, і не дивно, що груднева публікація в Science негайно викликала шквал критики, що і зазначається у спеціальному випуску журналу.

«Science отримав численну кореспонденцію, яка має певні сумніви в методах, які використовувалися в обговорюваному дослідження, а в також інтерпретації результатів», – зазначає головний редактор журналу Брюс Альбертс.

«Стаття піддалася жорсткій критиці з-за недостатньої чистоти експерименту і необгрунтованість висновків»,

– Написала зоолог Розмарі Редфілд, один з найжорсткіших критиків публікації. Раніше вона висловилася в своєму блозі ще більш безкомпромісно: «Якби цю роботу представив аспірант під час атестації, я б відправила його назад у лабораторію для більш якісного очищення препаратів і переробки вимірювань». Вона стала автором одного з технічних коментарів, опублікованих в останньому номері Science, які вказують на потенційні помилки в роботі.

«Висновок про те, що арсенат може використовуватися цими бактеріями замість фосфату, наприклад для побудови молекул ДНК, виглядає як мінімум передчасним. Автори не надали прямих доказів цього твердження, і отримані ними результати цілком можуть бути пояснені здатністю бактерій рости в присутності слідових кількостей фосфору », – погоджується експерт німецький біолог Іван Берг.

Автори статті базують свої висновки на наступному експерименті: щоб перевірити, як змінили високі рівні миш'яку в озері будова бактерій, учені виростили контрольну культуру в середовищі зі слідові кількостями фосфору. Додавання в цю середу миш'яку призвело до бурхливого зростання культури.

Подальші досліди з вивчення ДНК бактерій показали наявність в ній миш'яку; на підставі цих даних учені зробили висновок, що ДНК містить миш'як.

Проте критики припускають, що могла мати місце недостатнє очищення зразків і середовище містила фосфор у більш ніж слідових кількостях, цілком достатніх для нормального росту бактерій.

Інша проблема, вважає Стівен Беннер з Фонду прикладної молекулярної еволюції, полягає в тому, що ефіри миш'якової кислоти, у формі якої миш'як повинен бути присутнім в ДНК, розчиняються у воді, тому

така ДНК не може бути стійкою.

Вольфа-Симон згодна з цими побоюваннями, але припускає, що ефіри у великих біомолекул начебто ДНК можуть бути більш стійкі, ніж передбачається виходячи з властивостей низькомолекулярних ефірів.

Критики роботи з Марселя вважають, що в відновлювальної середовищі клітини миш'як з форми арсената відновитьсяпро іншу форми – арсенита, а він, у свою чергу, вже не може виконувати аналогічні фосфату функції. Автори роботи на це відповіли, що слідів арсенита у вивчених бактеріальних культурах не було виявлено.

Редакція журналу не бачить трагедії в вибухнула дискусії. «Реакція на публікацію – один з життєво важливих механізмів руху науки вперед: так наука коригує сама себе у разі потреби. Ми сподіваємося, що це дослідження, а також опубліковані сьогодні дані про нього послужать обміну інформацією та надихнуть подальші дослідження, які підтвердять або спростують зроблені висновки.

У будь-якому випадку кінцевий результат дасть нам нове знання про те, в яких умовах можливе життя »,

– Вважає редакція журналу.

«Ми раді новій можливості краще пояснити наші результати і методи, якими ми користувалися, а також взяти до уваги альтернативні інтерпретації. Так чи інакше, ми вважаємо цілком обгрунтованими наші висновки про заміщення фосфору на миш'як на підставі наших даних », – пише у своїй відповіді на критику група Вольфа-Сімон.

Так чи інакше, дискусія далека від завершення. Група Вольфа-Симон запропонувала своїм критикам зразки бактерій GFAJ-1, щоб вони могли провести незалежні дослідження.

За матеріалами: gazeta.ru.

Tweet