Бактерия, способная жить на мышьяке, оказалась обычной земной формой жизни
Исследователи из ETH Zurich доказали, что бактерия GFAJ-1, объявленная NASA в 2010 году новой формой жизни, использующей мышьяк вместо фосфора, на самом деле не может обходиться без фосфора. Это подтверждает незыблемость центральной догмы биологии.
В 2010 году NASA объявило сенсацию: биологи из Геологической службы США обнаружили в илистых отложениях высокосолёного и богатого мышьяком озера Моно (Калифорния) микроорганизм GFAJ-1. Учёные предположили, что эта бактерия не только устойчива к мышьяку, но и использует этот токсичный полуметалл вместо фосфора для построения макромолекул, включая ДНК. Это опровергало устоявшееся представление о том, что вся органическая жизнь на Земле состоит из шести основных элементов: углерода, водорода, кислорода, азота, серы и фосфора.
Подробный анализ метаболизма
Исследовательская группа под руководством профессора Юлии Форхот из Института микробиологии ETH Zurich опровергла эту гипотезу в статье, опубликованной в журнале "Science".
- Учёные применили высокоразрешающую масс-спектрометрию и новый компьютерный анализ, моделирующий все возможные комбинации биомолекул, содержащих мышьяк.
- В клетках бактерии GFAJ-1 действительно были обнаружены некоторые молекулы сахара, содержащие мышьяк. Однако, как пояснил первый автор статьи Тобиас Эрб, «вопреки предположению учёных NASA, мышьяковистый сахар образуется не самой бактерией, а в результате спонтанного процесса».
- Эксперименты с мечеными изотопами показали, что у "мышьяковой бактерии" есть функционирующий фосфатный метаболизм, в то время как метаболическая активность мышьяковистого сахара обнаружена не была.
Вывод: «Нет никаких указаний на то, что GFAJ-1 растёт с помощью биомолекул, содержащих мышьяк, или активно использует их в качестве клеточных строительных блоков».
Без фосфата невозможно
В сотрудничестве с экспертами по анализу микропримесей профессором Детлефом Гюнтером и старшим научным сотрудником Бодо Хаттендорфом команда также показала, что GFAJ-1 чрезвычайно эффективно накапливает фосфат из окружающей среды.
«Эта способность позволяет бактерии иметь достаточно фосфата для синтеза важнейших жизненных строительных блоков, несмотря на высокие концентрации мышьяка в среде», — говорит Юлия Форхот. Основные цепи ДНК бактерии, несущие генетическую информацию, также состоят из фосфата, а не из токсичного полуметалла. «Мы не смогли обнаружить никаких следов мышьяка в цепях ДНК».
Недооценённые следы фосфата
Учёные ETH Zurich также проанализировали данные NASA 2010 года. Оказалось, что в питательной среде, использованной в том исследовании, присутствовали очень малые следы фосфата. Их, очевидно, было достаточно для роста бактерии. Команда предполагает, что учёные NASA, вероятно, недооценили количество этих следов фосфата.
Основываясь на этих всесторонних результатах, исследователи пришли к выводу, что центральная догма биологии остаётся в силе. Дебаты о возможности жизни на Земле за пределами шести известных фундаментальных элементов, по-видимому, можно считать закрытыми до появления доказательств обратного.