Химия - Жизнь на основе мышьяка - Штамм GFAJ-1

01 марта 2011


Оглавление:
1. Жизнь на основе мышьяка
2. Участие мышьяка в биохимических процессах определенных организмов
3. Штамм GFAJ-1

Недавно открытый микроб, штамм GFAJ-1 , является членом группы бактерий, имеющих общее название гамма-протеобактерии. В лаборатории исследователи успешно выращивали микробы, найденные близ озера Моно, подпитывая их рост мышьяком и небольшими добавками фосфора. После этого исследователи вовсе убрали фосфор из среды, оставив только мышьяк, и микробы продолжали размножаться и расти.

Ключевым вопросом исследования было выяснить, микроб GFAJ-1 во время своего роста лишь усваивает мышьяк и применяет его в биохимических процессах клетки, или собственно использует мышьяк для построения молекул ДНК, протеинов и клеточных мембран. Чтобы дать точный ответ на данный вопрос, исследователи использовали целый набор сложных методов исследования. Исследователи подсветили питательный «бульон» с мышьяком радиометками. Оказалось, что поглощённый мышьяк находится внутри органелл клеток, а также в нуклеотидах ДНК и РНК, что явилось подтверждением теоретических исследований биологов. Исследователи выяснили, что содержание арсенат-ионов было таким же, как и ожидаемое количество фосфат-ионов.

Лабораторный анализ показал, что микробы GFAJ-1 начали использовать мышьяк для изготовления вышеперечисленных структурных составляющих своих клеток.

«Мы знали, что некоторые микробы могут дышать мышьяком, но теперь мы нашли микробов, делающих кое-что новое — они выстраивают части собственного организма из мышьяка» — объясняет значимость находки Фелиса Вольф-Саймон, ведущий специалист исследовательской команды.

Однако пока до конца не ясно, как мышьяк используется бактериями. Возможно, что, вопреки выводам исследователей, использование мышьяка ограничено мышьяколипидами, из которых, возможно, могут быть построены клеточные мембраны, причём, скорее всего, из-за химической нестабильности мышьяколипидов, в комбинации с фосфолипидами. Критики, подвергающие сомнению возможность использования мышьяка в качестве компонентов организма бактерии, указывают на возможность существования механизма изоляции крупинок мышьяка в вакуолях, наподобие механизма изоляции серы в серных бактериях. Сторонники теории замены фосфора мышьяком в свою очередь также указывают на возможность изоляции соединений мышьяка в вакуолях, где, возможно, арсенатные молекулы которые могут быть найдены в молекулах ДНК, находящиеся в вакуолях защищены от гидролизации средой, богатой поли-β-гидроксилбутиратом — соединением, замедляющим гидролиз соединений мышьяка, хотя факт существования таких механизмов пока не подтверждён.

Почётный член Фонда прикладной молекулярной эволюции Стивен Беннер, отметил в своём выступлении на пресс-конференции в штаб-квартире НАСА, что хотя мышьяк своей химией напоминает фосфор, но всё-таки он, будучи встроен в структуру ДНК и РНК, является «слабым звеном», так как формируемые им химические связи легко ломаются из-за высокой реакционной способности атома мышьяка.

В то же самое время повышенная реакционная способность мышьяка, негативно влияющая на стабильность биологических молекул при комнатной температуре, может оказаться полезной в том случае, если биологическая молекула должна выполнять свои функции при низких температурах, таких, например, как на спутнике Сатурна Титане.

Теории о возможности жизни на Титане были выдвинуты в 2005 году на основании недавно полученных наблюдений, однако Титан значительно холоднее, чем Земля, поэтому на его поверхности нет жидкой воды. Однако с другой стороны на Титане имеются озёра жидкого метана и этана, а также реки и целые моря из них, кроме того, они могут выпадать в виде осадков, как дождь из воды на Земле. Некоторые научные модели показывают, что Титан может поддерживать жизнь не на водной основе, хотя не все учёные согласны с этими теориями, так как они всё ещё являются предметом широких дискуссий и дебатов в научном сообществе, в том числе и в NASA.

Просмотров: 3953

<<< Витаминология