Tydzien temu w Science ukazal sie artykul o bakterii, ktora jest w stanie zastepowac fosfor w swoim skladzie arsenem. To hipotetycznie wiekopomne odkrycie. Bo burzy nasza koncepcje zycia, ktore koniecznie musi sie opierac na 6 pierwiastkach biogennych (CHONPS). Owszem - zdajemy sobie sprawe z tego, ze o ile zycie istnieje gdziekolwiek indziej w kosmosie - niekoniecznie musi ono byc takie jak nasze ziemskie zycie. Ale hipotetyzowanie o czyms na wygodnym fotelu a udowodnienie tego to dwie rozne bajki.
Odkrycie wzbudzilo spore poruszenie w swiecie naukowym i przy okazji male zamieszanie w prasie popularnej. NASA oglosila wazna konferencje prasowa i rozpoczely sie spekulacje na temat - czy odkryli kosmitow, czy nie. Poniewaz jestem lekko powiazany z tematyka tych badan - z gory wykluczylem odkrycie kosmitow (wiem, ze autorka pracowala dlugie miesiace w Lake Mono - nawet jak odkryla tam cos bardzo nowego - nie mialaby wystarczajaco podstaw do stwierdzenia "kosmicznosci" zjawiska. Ale bylo mimo wszystko kilka bardzo ciekawych mozliwosci. W kolejnosci :
- odkrycie drugiej superdomeny zycia - czegos co nie ma wspolnego przodka z reszta organizmow zywych. Ale to byloby tak spektakularne, ze raczej nie liczylem na taka mozliwosc. Nikt nie bylby w stanie utrzymac tego w tajemnicy (wiadomosci o tym artykule zaczely krazyc juz w lutym - to adnotacja do Eliego Barbura - na temat jego spekulacji o wikileaks);
- odkrycie czwartej domeny zycia. Najchetniej grupy organizmow, ktora oddzielila sie od glownego nurtu wczesniej niz nasz obecny wspolny przodek(Last Universal Common Ancestor dalej zwany LUCA), ale nie obrazilbym sie na cos co oddzielilo sie miedzy LUCA a podzialem na linii bakterie - archea. To bylo nawet prawdopodobne. Przez jakis czas ludzilem sie ze to bedzie wlasnie to wielkie odkrycie.
- odkrycie "zwyklej" bakterii/archea, ktora jest w stanie wykorzystywac arsen jako nowe przystosowanie. Najnudniejsza ale nadal pasjonujaca mozliwosc. Oczywiscie jak to w zyciu bywa - to wlasnie ona okazala sie prawdziwa.
Co mowi nam to odkrycie? Daje nam miriady nowych mozliwosci jezeli chodzi o hipotezy powstania zycia. Niektore miejsca we wszechswiecie sa wyjatkowo obfite w arsen. Wczesniej wykluczano mozliwosc zaistnienia zycia w takich warunkach, a przynajmniej zycia opartego na DNA. Arsen jest bardzo podobny do fosforu. Na tyle podobny, ze duzo enzymow nie widzi roznicy miedzy tymi dwoma pierwiastkami. Niestety dla miedzy innymi malarzy impresjonistycznych (kolor zielony zawieral arszenik w tamtych czasach) i - podobno - Napoleona i Bolivara. Bo to, ze enzymy nie widza roznicy nie znaczy ze arsen jest obojetny. Nasze DNA sklada sie z nukleotydow. Te z kolei skladaja sie z cukru (piecioweglowa deoksyryboza), zasady azotowej (to one daja nukleotydowi jednoliterowa nazwe A,T, G, C) i fosforanu. Miedzy fosforanem a deoksyryboza sa wiazania tworzace z DNA nic a zasady azotowe tworza boczne grupy i to one koduja informacje zawarta w DNA. Zastepujac fosfor arsenem, DNA traci stabilnosc swojej struktury. Nic DNA w miejscach gdzie arsen zastepuje fosfor peka prawie natychmiastowo co na dluzsza mete prowadzi do smierci zatrutego organizmu.
Organizm opisany w artykule - nie dosc ze zyje sobie w jeziorze gdzie w strefie przydennej jest bardzo duzo arsenu, to jeszcze - wedlug artykulu - aktywnie wbudowuje go w DNA, bialka, nukleotydy, blone komorkowa. Niewiarygodne, bo po raz pierwszy od bodajze lat 70. odkryto zupelnie nowa i niepowtarzalna biochemie.
No wlasnie - niewiarygodne. To slowo ma dwa znaczenia. I o ile w pierwszej chwili po konferencji NASA w mojej glowie krolowala definicja - WOW - niewiarygodne, po uwaznym przeczytaniu artykulu z Science, uaktywnila sie ta druga. Czy wyniki podane w artykule rzeczywiscie sa wiarygodne? W poszukiwaniu odpowiedzi zapuscilem sie na blogi specjalistow z tej dziedziny (analizy metali rzadkich), bo chemia elementarna to troche nie moj temat. I rzeczywiscie - dokpoalem sie do ciekawych wnioskow.
Od poczatku cos mi nie pasowalo w artykule. Na przyklad w jednej z tabelek gdzie podane sa stosunki Arsenu do Fosforu, slupki bledu sa wieksze niz pomiar. Ale specalisci z dziedziny znalezli inne bledy - zle metody pomiarowe, brak pozytywnej kontroli, wyniki przeczace wlasciwosciom arsenu. Przykladowo - w artykule warunki byly opisane jako bez fosforu - podczas gdy byl on w medium obecny. Znacznie mniej niz zwykle ale nadal ok. 3 mikromoli na litr. To daje 1806000000000000000 (powinno byc 15 zer...) atomow fosforu na litr. Dla porownania z rzeczywista sytuacja - w Morzu Sargassowym jest fosforu 300 razy mniej - a zycie toczy sie w nim bez problemu i co wazniejsze - bez arsenu. Poza tym - kiedy arsen wbudowuje sie w nic DNA ta przewaznie peka. Okres poltrwania - 10 minut. Dlatego arszenik jest trucizna. W wypadku tej bakterii - zaproponowano, ze ma ona bialka, ktore ja na to uodparniaja. Ale jak wytlumaczyc to, ze oczyszczone DNA (bez bialek itd.) daje na zelu 1 pasek (jeden pasek oznacza, ze genom bakterii jest w jednym kawalku)? Powinna juz zajsc degradacja (zamiast 1 czytelnego paska widac wtedy smuge zdegradowanego DNA) - bo oczyszczenie DNA, zrobienie zelu, puszczenie go itd to minimum godzina i to przy wlaczonym turbo. Zakladajac ich 4% arsenu w miejsce fosforu - po 10 minutach DNA powinno byc w x kawalkach, gdzie x to dlugosc genomu bakterii w nukleotydach razy 0.04, podzielone na dwa Biorac poduwage srednia wielkosc bakterii - powinnismy miec 40000 fragmentow po zaledwie dziesieciu minutach.
Poza tym - autorka pracy nie wykorzystala kilku technik, ktore potwierdzilyby raz i na zawsze prawdziwosc jej tezy. Zastosowane przez nia metody owszem, sa w stanie udowodnic obecnosc arszeniku ale w pasku wycietym z zelu. A ten nie sklada sie tylko i wylacznie z DNA. Moga sie w nim zachowac zanieczyszczenia z samego zelu - w sladowych ilosciach ale o sladowych ilosciach tutaj mowa. Zamiast tego - mozna bylo strawic DNA do pojedynczych nukleotydow i przeprowadzic spektroskopie masowa. Rozpyla sie wtedy pojedyncze czasteczki w formie zjonizowanego gazu a czas przejscia od rozpylacza do miernika mowi nam z dokladnoscia do ulamka Daltona ile dana czasteczka wazy. Jezeli arsen jest wbudowany do nukleotydow - pomiar paruset nukleotydow powinien dac nam wynik potwierdzajacy hipoteze.
W piatek nowy numer Science a w nim z pewnoscia kilkoro powaznych naukowcow zglosi swoje watpliwosci. Zobaczymy jaki bedzie impakt piatkowych listow z protestami ale niestety (bo to sympatyczna osoba) wydaje sie, ze autorka, Felisa Wolfe-Simon, wpadla w pulapke pragnienia czegos zbyt mocno. Wiem z dobrego zrodla (kolezanka z jej dawnego labu, pracowala z nia pare lat temu), ze bakteria, ktora odkryla ma ukryte znaczenie w nazwie. Bakteria - o wdzieczne nazwie GFAJ-1 mozna rozszyfrowac jako Give Felisa a job. To wskazuje na pewna inwestycje emocjonalna. Niestety nauka nie jest od spelniania marzen ale od solidnych wynikow. A tych - zdaje sie - brakuje. Zeby w swiecie nauki postawic nowatorskie tezy, trzeba byc bezblednym i niewatpliwym. Nie bez znaczenia jest tu tez z pewnoscia naglosnienie artykulu do niezwyklych proporcji przez NASA. Pare osob ciut sie wkurzylo na to, ze ten artykul zyskal w taki latwy sposob tak wielkie naglosnienie.
PS. Do Eliego Barbura. Przy okazji - sugerowal pan, ze NASA robi sensacje, zeby odwrocic uwage od wikileaks. Powod wydaje sie byc bardziej prozaiczny - na poczatku grudnia konczy sie w NASA rok fiskalny i zaczyna ustalanie nowego budzetu, przynajmniej jezeli chodzi o wydzial astrobiologii.
Na podstawie:
1. Wolfe-Simon et al. A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus, Science, 2.12.2010
Inne tematy w dziale Technologie
