Фосфор, мышьяк... главное - рост!

Мы уже поверили. И знали в глубине души, что где-то еще во Вселенной есть жизнь. Возможно даже не так далеко. Где-нибудь на Марсе, или спутниках Сатурна. Да, неземная, кремний вместо углерода, сера вместо кислорода, мышьяк вместо фосфора... Ну ведь может? Вот и в новостях писали. Но - очередная сенсация осталась неподтвержденной... и почти опровергнутой. А уже размечтались - перевести все бактерии на мышьяк, сэкономить на фосфорных удобрениях, найти на Титане живые организмы, доказать происхождение жизни...

Чем-то это напоминает историю с "холодным термоядерным синтезом", такое впечатление, что местами происходят локальные провалы в реальности, искажаются законы физики, и у кого-то в стакане термоядерная реакция начинается, где-то бактерии начинают соединять нуклеотиды через мышьяк вместо фосфора... Так и фантастику можно вспомнить, Айзека Азимова, "Сами боги". Вдруг из параллельного измерения к нам чего-то подсовывают?

В декабре 2010 года в журнале Science была опубликована статья о бактериях, использующих мышьяк вместо фосфора. Если вкратце, группа исследователей взяла образец жидкости из озера Моно, вода которого насыщена солями мышьяка. Добавили питательную среду, выделили культуру бактерий, поместили их в раствор арсената с концентрацией, близкой к естественной, и... получили чистую культуру бактерий, названных GFAJ-1, предположительно использующих мышьяк вместо фосфора.

Вид на озеро Моно (wikipedia.org)
Вид на озеро Моно (wikipedia.org)
 

Мышьяк - микроэлемент, необходимый для жизнедеятельности организмов. В больших дозах ядовит. Токсическое действие обусловлено разрушением эритроцитов, изъязвлением кровеносных сосудов, нарушением баланса сахаров, далее поражением печени, почек, и так далее. В микроколичествах мышьяк замедляет процессы окисления в клетках, влияет на активность некоторых ферментов. Воздействие на организм во многом обусловлено, с одной стороны, схожестью с фосфором - сравнимые размеры атомов, степени окисления +3 и +5, образование аналогичных соединений. Однако, есть и различия. Растворимость арсенатов ниже, чем фосфатов. Они быстро гидролизуются и окисляются до 3-валентного состояния, с повышенной токсичностью. Мышьяк распространен повсеместно, в питьевой воде, в продуктах, особенно в морепродуктах - мидии, морские водоросли. Мы постоянно получаем микродозы мышьяка, и выводим их из организма, никак не замечая. Некоторые источники и природные водоемы, такие как озеро Моно в Калифорнии, или - что нам ближе - Чвижепсинский нарзан, источник в районе г. Сочи, содержат повышенную концентрацию мышьяка, и в малых дозах такая вода считается даже полезной.

Фосфор - основа биохимии, участник энергетического обмена, строительства белков и полисахаров, оболочек клеток и внутриклеточных мембран, и главное - нуклеотиды соединены в цепочки ДНК именно через фосфильные группы. То есть, все, что надо соединить - соединяется через фосфор. Возникновение жизни - той, которую мы привыкли видеть вокруг, во многом зависело от фосфора, от высокой растворимости фосфатов в воде. Теоретически, есть еще мышьяк и сурьма, схожие по химии, и не исключено, что в других условиях, при другой температуре, с другим растворителем, могла бы развиться жизнь на основе мышьяка. Именно это и собирались выявить исследователи.

Культуру бактерий GFAJ-1 поместили в среду, содержащую только мышьяк (в виде арсената), и фосфор в следовых количествах. Отмечен рост культуры, то есть бактерии делились и размножались, создавая новые клетки, новые ДНК, при (казалось бы) отсутствии фосфора! Но это вообще не доказательство. Культуру подвергли более тщательному изучению, в том числе ионной спектрометрии и рассеиванию рентгеновских лучей, использовали меченые изотопы и оценили их концентрацию внутри разных частей клеток. По всем представленным результатам следует, что на 96% фосфор в ДНК замещен на мышьяк, и бактерии продолжают размножаться. Как это возможно, почему ДНК не рвется, остается непонятным.

Бактерии GFAJ-1, выращенные на мышьяке, под электронным микроскопом (Science AAAS)
Бактерии GFAJ-1, выращенные на мышьяке, под электронным микроскопом (Science AAAS)
 

Статья получила некоторый резонанс, от теоретизирований по поводу жизни на Титане и других холодных планетах, до просто неприятия и попыток опровергнуть. Основным аргументом против является нестабильность арсената (V), и превращение его в арсенит (III), который уж точно не может выполнять те же функции. Причем такой процесс легко протекает в живых клетках, в отличии от аналогичного превращения фосфата в фосфит. Далее, фосфор распространен гораздо больше, чем мышьяк. В солнечной системе его в 1500 раз больше, и возникновение жизни на основе мышьяка соответственно намного менее вероятно. Но, строго говоря, авторы первоначальной статьи (Felisa Wolfe-Simon et al) о Титане и внеземной жизни и не говорили. Статья достаточно нейтральная - "вот мы что нашли, и вот что получилось. Чудеса, правда?". А тот же As(V) в составе длинной макромолекулы ДНК может оказаться более устойчивым, по сравнению с низкомолекулярными соединениями.

Этой зимой (январь 2012) дискуссия о мышьяке, бактериях и инопланетной жизни обрела продолжение. Образцы бактерий были переданы по востребованию другим исследователям, и одна из групп опровергла "инопланетные" результаты. Микробиолог Рози Редфилд опубликовала проведенные исследования в своем блоге, подробно, шаг за шагом. Выращивая культуру в аналогичных условиях, отмечена гибель части бактерий, очень медленное воспроизводство, меняющееся на описанное только при добавлении микроколичеств фосфора. Для точного определения, генетический материал был выделен из бактерий, разделен на фракции и исследован подробно. Следов мышьяка в ДНК не обнаружено. Высказаны предположения, что фосфор присутствовал в первых экспериментах, в количествах на грани ошибки измерений. А при анализах, показавших мышьяк в ДНК, была допущена какая-то неточность.

Как можно увидеть в блоге, уже есть критика используемого для опровержения метода и полученных результатов, идет обычный научный "махач", потрясание спектрометрами и хроматографами, спор о том, надо ли при анализе ДНК использовать змеиный яд для денатурации, и тому подобное.

Навряд ли сейчас можно однозначно сказать, была ли ошибка, и у кого. Но по крайней мере факт, что в богатой мышьяком среде умудряются выживать некоторые бактерии, неопровержим. Подождем еще год?


Ссылки:

Александр Антипов 09.02.2012
 
Если у вас есть дополнительная информация по этой публикации, пишите нам на ufocom@tut.by Подписывайтесь на наш телеграмм или вайбер каналы, чтобы всегда быть в курсе событий.
 
 
V конференция «Таинственная Беларусь»
Мероприятия 1
V конференция «Таинственная Беларусь»
2 февраля 2019 года состоялась уже пятая по счету конференция «Таинственная Беларусь», традиционно прошедшая в стенах Национальной библиотеки Беларуси. Правда, количество докладчиков и слушателей в этот раз оказалось сокращенным вследствие начавшегося сезона ОРВИ и гриппа, но это не помешало проведению мероприятия.
Теоретические предпосылки и наблюдения, касающиеся датирования природных сакральных мест и подобных им объектов
Сакральная география 3
Теоретические предпосылки и наблюдения, касающиеся датирования природных сакральных мест и подобных им объектов
В природе постоянно происходит множество процессов изменяющих окружающую действительность. Большинство этих процессов обычно не воспринимаются человеком, поскольку время их проявления превосходит срок человеческой жизни. Учитывая, что природные почитаемые места также обычно существуют не одно столетие, представляется вполне закономерным обратиться к рассмотрению тех природных факторов, которые сформировали фон или природный контекст того или иного места.