Wie angebliche Arsen Bakterien giftig See überleben
Bakterien, die für ihre angebliche "Arsen-mampfen" Fähigkeit berühmt wurde, ein Phänomen später bewiesen unwahrscheinlich, können Proteine, die das giftige Element Filtern Sport schlägt neue Forschung entwickelt haben.
Die Bakterien, genannt GFAJ-1, ein Mitglied der Gattung Halomonadaceae, Leben in kalifornischen Mono Lake, inmitten von Konzentrationen von Arsen, die meisten anderen Lebewesen töten würde. Während einer Pressekonferenz 2010 NASA, Felisa Wolfe-Simon, dann der NASA Astrobiology Institute gab bekannt, dass GFAJ-1 war der Einbindung Arsenat (eine Form von Arsen) in seiner DNA anstelle von Phosphat (eine Verbindung, die üblicherweise von Leben).
Obwohl die Ankündigung mit viel Skepsis getroffen wurde, war ein Argument hinter der Swap, dass Arsenat und Phosphat chemisch ähnlich sind, da beide Atome mit vier Sauerstoffatome verbunden sind.
Nun an das Weizmann Institute of Science in Israel fand ein Team unter der Leitung von Dan Tawfik und Mikael Elias GFAJ-1 ist mit einen "Filter"-Mechanismus ausgestattet, die Einzelzellen bekanntermaßen zur Führung, giftige Arsenat. [Extreme Leben auf der Erde: 8 Bizarre Kreaturen]
Arsenat Ausblocken
Sie fanden diese Proteine in GFAJ-1 sind sehr spezifisch – sie binden nicht leicht zu Arsenat überhaupt, trotz der Ähnlichkeit mit Phosphat. Der Grund dafür? Ein Arsenat-Ion hat eine etwas andere Form als eine Phosphat-Ionen. An der Stelle, wo Phosphat an das Protein bindet, ist der Winkel zwischen dem Sauerstoffatom, ein Wasserstoffatom und dem Protein 179,1 Grad. Die Festigkeit der Verklebung wäre stärkste wären es 180 Grad.
Unterdessen bindet ein Arsenat Ion mit einem Winkel von 162 Grad, eine viel schwächere Verbindung. Es ist nicht nur der einzelne Bindung, aber das macht den Unterschied; Es gibt mehrere solcher Wasserstoff-Bindung, die das Phosphat an das Protein verbindet. "Nur eine Anleihe würde nicht genug sein", sagte Elias.
Wenn GFAJ-1 Nährstoffe benötigt, sendet er das Protein zwischen der inneren und äußeren Membran (genannt das Periplasma). Das Protein nimmt Phosphat und liefert es an der Innenseite der Zelle. Es verknüpfen nicht mit Arsenat so stark, so ist es viel seltener zu bringen.
Die Selektivität ist so gut, dass das Protein Arsenat ausgesetzt werden kann 3.000 Mal in Mono Lake Ebenen ohne Bindung an ein Großteil davon überhaupt, sagte der Forscher. [Atemberaubende Bilder des Mono Lake]
Widerlegung Arsen Leben
In den 4 Oktober Ausgabe von Science, veröffentlichten Ergebnisse kommen, nachdem zwei andere Papiere, veröffentlicht im Juli Wolfe-Simon Arbeit infrage namens.
Ein Papier von einem Team unter der Leitung von Marshall Reaves in Princeton und Rosie Redfield an der University of British Columbia, versucht, Wolfe-Simon duplizieren finden, dass GFAJ-1 Arsenat in seiner DNA hatte; Sie fand keines. Die zweite Studie fand ein Team unter der Leitung von Tobias Erb des Swiss Federal Institute of Technology, dass GFAJ-1 auf sehr geringe Mengen an Phosphor wachsen könnte – kleiner sind als die von Wolfe-Simon Team gefunden.
Alle bekannten Formen des Lebens verwenden sechs grundlegende Elemente: Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel. Eine neue Lebensform, die Arsen anstelle von Phosphor verwenden könnte wäre eine wichtige Erkenntnis.
Reaves, sagte das Weizmann-Institut-Papier ist keine vollständige Widerlegung der Wolfe-Simon arbeiten, als es direkt ansprechen, nicht die Frage, ob jede Lebensform Arsen in seiner DNA integrieren können. Aber es zeigt, wie GFAJ-1 also Arsenat tolerant sein könnte, obwohl es keinen typischen Satz von Arsenat-Resistenz-Gene hat. "GFAJ-1, Leben in Fülle Arsenat, entwickelt das alltäglich [Phosphor Bindeproteine] im anderen Mikroben gegen solche mit dramatisch höhere Spezifität" Reaves schrieb in einer e-Mail.
Elias sagte, er hoffe, dass zukünftige Forschung wird zeigen, wie solche Widerstand entwickelt. Menschen und anderen mehrzelligen Lebewesen zeigen nicht die Gene, die diese Proteine produzieren wahrscheinlich weil wir Phosphate aus unserer Nahrung, anstatt sie direkt aus unserer Umwelt zu absorbieren. Aber unter Bakterien gibt es viele Versionen dieser Gene.
Es war in der Tat Wolfe-Simon-Arbeit, die die Experimente in erster Linie inspiriert, wenn Elias die Proteine bereits studiert hatte. "Wir sahen, und mein Vorgesetzter [Tawfik] und ich sagte"das kann nicht richtig sein"," sagte er. Sie waren ziemlich sicher, dass Bakterien Arsen in ihrer DNA die Art und Weise, die Wolfe-Simon schien verwenden konnte zu empfehlen. Aber kommen mit einer "Filterung" Mechanismus erwies sich als schwieriger zu tun.
Es gab drei Möglichkeiten: entweder Wolfe-Simon hatte Recht, in diesem Fall hatte sie eine Lebensform gefunden, die funktionieren könnte mit einer Biochemie anders als alles auf der Erde; gab es ein Mechanismus für die Ausweisung von Arsenat aus der Zelle, oder gab es irgendwie für die Zelle zu blockieren, die Arsenat insgesamt.
Für ihr Teil sagte Wolfe-Simon, per e-Mail, die neue Forschung, "stellt die Art vorsichtig und interessante Studien, die die Gemeinschaft zu unterstützen. Molekularer Ebene Diskriminierung zwischen Arsenat und Phosphat in GFAJ-1 und andere Mikroben zu verstehen konnten." Sie fügte hinzu, dass das Vorhandensein von Arsenat in den Zellen ihrer eigenen Arbeit gesprochen hat, und dass "Fragen, wie und wo werden."
Anmerkung der Redaktion: dieser Artikel wurde aktualisiert, um ein Angebot zu korrigieren, in dem der Forscher über die Knappheit von Phosphat in Mono Lake misspoke.