Arsen-mampfen Bakterien daran gezweifelt, aber immer noch Alien-Like

Ende 2010 angepriesen eine NASA-Pressekonferenz die Entdeckung der Bakterien, die schien, Arsen anstelle von Phosphor in ihren Zellen zu verwenden. Zwei neue Papiere erscheinen in der Wissenschaft umstritten diese Behauptung sagen, dass während der Zellen hohe Konzentrationen von Arsen tolerieren können, sie nicht verwenden oder es brauchen, um zu wachsen.

Das Bakterium GFAJ-1, eine Vielzahl von einer Familie namens Halomonadaceae, genannt Leben in kalifornischen Mono Lake, wo Konzentrationen von Arsen höher als in gewöhnlichen Flüsse und Bäche sind. Felisa Wolfe-Simon, arbeitet derzeit an einem NASA-Stipendium am Lawrence Berkeley National Laboratory, Vortrag – mit viel Tamtam, einschließlich einer Pressekonferenz – in denen sie und ihre Mitarbeiter behauptet, dass die Bakterien, in der Abwesenheit von Phosphaten überleben könnten und Arsen anstelle von Phosphor in der Tat in ihrer DNA verwendet.

Obwohl neue Forschung diese Behauptung widerlegt, sagte Wolf Simon LiveScience ihre Erkenntnisse nicht für ungültig erklärt werden und dass die Bakterien noch winzige Mengen von Arsen in ihren Zellen integrieren können. Wissenschaftler, die an die neue Forschung gearbeitet sagen, dass sie diese Fähigkeit nachweisen musst.

Alles Leben auf der Erde enthält sechs Grundelemente: Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefel und Phosphor. Letzteres ist in der Regel in Form von Phosphaten gesehen und ist wichtig genug, dass es ein Hauptbestandteil von Dünger ist. Phosphor und Arsen, aber verschiedene Elemente haben ähnliche chemische Strukturen und können somit an Molekülen in Zellen in ähnlicher Weise binden. Das ist ein Grund, die Arsen ist giftig für den Menschen von Anfang an. Wolfe-Simon richtig wäre, müsste die Idee, dass die sechs grundlegenden Elemente wichtig für das Leben sind noch einmal überdacht werden. [7 Theorien über den Ursprung des Lebens]

Das scheint nicht der Fall sein, nach den zwei Studien unter der Leitung von zwei unabhängigen Forschergruppen, eine mit Sitz in Princeton University und der University of British Columbia und die andere an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich.

Arsen und der Bakterien

In einer Studie ein Team unter der Leitung von Marshall Reaves in Princeton GFAJ-1 in ein Medium, das hohe Konzentrationen von Arsen hatte gelegt. Wolfe-Simon Team sagte die Bakterien im Beisein von Arsenate und Phosphate, auch wenn mehr Arsenat hinzugefügt wurde. Das neueste Experiment zeigen nicht das gleiche Ergebnis; Hinzufügen von Phosphaten Wachstum erhöht und es scheint keine Abhängigkeit von Arsen – nur das Phosphat einen Unterschied gemacht.

Das Team suchte dann nach Arsen in die DNA von GFAJ-1. Wenn dieses Bakterium der Einbindung wurden Arsen in seiner DNA, würde das Arsen in verschiedenen Molekülen auftauchen nach die DNA chemisch "verdaut" ist. Beispielsweise würde eine Arsen-haltige Nukleotid oder kostenlose Arsenat vorhanden sein. Aber nach der Reinigung der DNS schien es, dort zu sein.

In der zweiten Studie fand ein Team unter der Leitung von Tobias Erb, dass GFAJ-1 auf weniger Phosphor als die meisten Bakterien wachsen kann und weniger als was Wolfe-Simon-Team zur Verfügung gestellt. Wolfe-Simon hatte sehr niedrige Niveaus von Phosphat in ihrem Team Studie Proben, anerkannt, obwohl sie sagte, dass diese Verunreinigungen nicht ausreicht, um GFAJ-1 wachsen lassen Sie gewesen wäre. Erb, sonst gefunden.

Wenn Phosphorgehalte genug reduziert das Wachstum gestoppt wurden. Eine Sache sie fanden, war, dass Bio, oder kohlenstoffreichen, Arsenverbindungen wurden allerdings nicht in seiner DNA in das Bakterium Zellen vorhanden, aber die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass sie auf eigene Faust, ohne die Zellen etwas gebildet. Und zwar deshalb, weil in Lösung (verwendet, um die Bakterien ernähren) Zucker und Arsenat reagieren.

Julia Vorholt, Co-Autor des Papiers, sagte, es schien keinen biochemischen Weg zum Arsenat-im Zusammenhang mit Verbindungen zu bilden. "Wir sahen eine Zucker-Arsenat," sagte sie. "Wir nicht es sehen, wenn Sie die DNA... gewaschen Sie würden erwarten, Follow-on Metaboliten zu sehen."

Trotz der neuen Forschung, sagte Wolfe-Simon LiveScience in einer e-Mail, dass ihre Daten stehen nicht im Widerspruch mit einer Kreatur, die Phosphor zum Überleben braucht, und es ist möglich, dass Arsen in die Zellen aufgenommen werden kann — nur in kleinen Mengen.

"Der Originalpublikation von GFAJ-1 Toleranz gegenüber Arsen, betonte aber schlug die Zellen benötigt Phosphor, wie in diesen beiden neuen Papieren zu sehen", schrieb sie. "Unsere Daten impliziert jedoch, dass eine sehr kleine Menge von Arsenat in Zellen und Biomolekülen helfen Zellen überleben in Umgebungen mit hohen Arsenat und sehr niedrige Phosphat aufgenommen werden kann. Solch geringen Mengen von Arsen Aufnahme möglicherweise schwierig zu finden und instabil sobald Zellen geöffnet werden." [Atemberaubende Bilder des Mono Lake]

Wolfe-Simon sagt, dass sie weiterhin ihre Forschungs- und Pläne, in ein paar Monaten zu veröffentlichen. John Tainer, ein leitender Wissenschaftler am Lawrence Berkeley National Lab, sagte, er denkt Wolfe-Simon Originalwerk hat noch Verdienst, und dass weitere Forschung Aufnahme von Arsen offenbaren kann.

Rosie Redfield von der University of British Columbia, eine frühe Kritiker der Studie von Dezember 2010 und Co-Autor auf dem ersten Science-Papier, sagte in einer e-Mail, dass der Ball Wolfe-Simon vor Gericht. "Wenn sie jemand zu glauben, dass diese Bakterien adaptiv statt Phosphor Arsen integrieren will, muss sie einige handfeste Beweise zu liefern."

All das sagte Vorholt eine wirklich interessante Frage ist, wie GFAJ-1 in der Umgebung es überlebt, hat. GFAJ-1 möglicherweise nicht verwenden Sie Arsen in seiner DNA oder seine Körperfunktionen (Stoffwechsel genannt) ausgeführt, aber es hat einen Weg gefunden, in einer Umgebung mit Konzentrationen von Arsen zu leben, die meisten anderen Lebewesen töten würde.

"Das bemerkenswerte an diesem Organismus ist, dass es in solch hohen Konzentrationen wächst", sagte sie. Auch bei Konzentrationen höher als in Mono Lake. "Wir 100 mal verwendet, die."

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