• Sunday May 19,2019

Ciudat: Un sfârșit mai bun la afacerea #Arseniclife

Anonim

Se apropie de doi ani de când o echipă de oameni de știință, finanțată de NASA, a anunțat că a găsit o formă de viață care a încălcat toate regulile prin utilizarea arsenicului pentru a-și construi ADN-ul. A devenit ceva de o obsesie pentru mine. Dacă doriți să urmăriți această saga, faceți clic aici și începeți din nou la cel mai devreme post. În iulie, trăiesc în blog anunțul că alți oameni de știință au replicat experimentul și nu au reușit să găsească aceleași rezultate. În unele privințe, acesta a fost sfârșitul logic al povestirii

Fascinația mea cu această poveste a fost temperată de la început de un sentiment înfiorător. Ca scriitor științific, mă bucur cel mai mult raportarea asupra progreselor în biologie: cercetarea care deschide lumea naturală puțin mai largă față de mintea noastră. Afacerea "#arseniclife" a fost mai puțin despre biologie decât despre modul în care se face știința și despre modalitățile în care aceasta merge prost: întrebările serioase pe care le-a ridicat despre revizuirea de tip peer, replicarea și comunicarea științifică. Această dezbatere aprigă a cauzat daune colaterale. Microbul în cauză, cunoscut sub numele de GFAJ-1, a fost din specia care ne-ar forța să rescriem manualele de biologie la o altă bacterie care nu a oferit nici o provocare serioasă uniformității vieții. A devenit plictisitor.

Dar biologia nu este plictisitoare. Elefanții și rasa de lemn se pot compune din aceleași elemente, ambele pot construi gene de la ADN, ambele pot folosi aceeași carte genetică pentru a construi proteine ​​- dar ele sunt foarte diferite unele de altele în unele privințe și fiecare în mod propriu, nu sunt cu siguranță plictisitoare. Nici GFAJ-1 nu este. Așadar, este plăcut să vedem o lucrare nouă în ultimul număr al revistei Nature, în care un grup de oameni de știință aleg biologia microbului și descoperă ceva foarte interesant.

Întreaga căutare a vieții arsenicului a început, deoarece arsenicul, în ciuda faptului că este toxic, este foarte asemănător cu un element esențial, fosfor. Fosforul face parte din coloana vertebrală a ADN-ului, de exemplu, și este un ingredient al moleculei de stocare a energiei ATP - în fiecare caz într-o formă cunoscută sub numele de fosfat, cu patru atomi de oxigen atașați. Arsenatul (arsenic legat de trei atomi de oxigen) are aproape aceeași dimensiune, are o încărcătură similară cu atomii de oxigen și are multe alte asemănări chimice cu fosfatul.

Echipa de viață a arsenicului se întreba dacă viața ar putea supraviețui cu arsen în loc de fosfor. O modalitate de a testa ideea ar fi aceea de a racheta spre o planetă unde există doar arsen și nici fosfor și căutați viață. Alta ar fi sa caute viata pe Pamant care sa poata schimba arsenicul cu fosfor. Echipa de viață a arsenicului a optat pentru aceasta și sa îndreptat spre Lacul Mono din California, a cărui ape sunt încărcate cu arsen. Au adus o cantitate de bacterii în laboratorul lor, l-au îndepărtat de fosfor și l-au furnizat cu arsen. Bacteriile au crescut în continuare. Acest fapt și alte studii pe care le-au condus le-au convins că bacteriile au devenit într-adevăr viața arsenicului.

Consensul de astăzi este că oamenii de știință au hrănit involuntar bacteriile doar suficient de fosfor pentru a supraviețui, iar testele care păreau să indice arsenul în interiorul ADN-ului nu au fost executate suficient de atent.

Dar gândiți-vă la asta pentru o clipă. Imaginați-vă cum este pentru un microb în Lacul Mono sau în laboratorul unui om de știință deosebit de sadic. Vă înecați în arsenat și, pentru a rămâne în viață, pentru a continua să crească, trebuie să luați câteva molecule prețioase de fosfat în derivă.

Dan Tawfik, expert în proteine ​​în cadrul Institutului Weizmann din Israel, și colegii săi au descoperit unele dintre secretele lui GFAJ-1 pentru supraviețuire. GFAJ-1 și alte bacterii absoarbe fosfatul prin membrana sa exterioară, într-un strat de fluid tip sandwich, denumit periplasm. Odată ajuns acolo, fosfatul este capturat de așa-numitele proteine ​​de legare a fosfatului, care apoi livrează fosfatul în interiorul microbului. Tawfik și colegii săi au examinat aceste proteine ​​în detalii fără precedent pentru a vedea cum funcționează.

Oamenii de stiinta au oferit proteine ​​un amestec de arsenat si fosfor. Chiar si atunci cand au crescut raportul la 500 de molecule de arsenat la fiecare molecula de fosfat, proteinele inca au reusit sa scoata fosfat de peste jumatate din timp. Oamenii de știință au examinat apoi proteinele pentru a-și da seama cum fac astfel de discriminări minunate. Atunci când proteinele întâlnesc o moleculă de fosfat, o introduc într-un buzunar strâns, care leagă fosfatul cu 12 legături diferite de hidrogen. Când arsenatul cade în acel buzunar, nu se potrivește perfect și legătura dintre unul dintre atomii de oxigen din arsenat și unul dintre atomii de hidrogen din proteină devine răsuciți. Se împinge într-un astfel de unghi inconfortabil, încât arsenatul iese.

Această constatare sugerează că microbii obișnuiți sunt bine adaptați pentru a extrage fosfații atunci când aceștia sunt puțini, folosindu-și proteinele care leagă fosfatul, pentru a respinge arsenatul abundent. GFAJ-1 este blocat într-un loc în care fosfatul este întotdeauna limpede și arsenatul este întotdeauna periculos de copios. Tawfik și colegii săi au descoperit că o formă a proteinelor lor de legare a fosfatului este spectaculos agitată, preferând fosfații cu un factor de 4.500. Ce e mai mult, GFAJ-1 produce multe copii ale acestei proteine ​​super-agitate. Ca urmare, GFAJ-1 poate să prospere în Lacul Mono. De fapt, se poate ocupa raportul arsenat-fosfat de până la 3000 de ori mai mare decât cel găsit în lac.

Găsirea vieții extraterestre pe Pământ ar fi fost mare. Dar văzând cum viața, așa cum o știm, reușește să se adapteze la extremele planetei noastre este și o plăcere. Și este un loc bun pentru ca povestea vieții arsenicului să se oprească: la punctul în care începe știința nouă.

[Update: Rosie Redfield, microbiologist al Universității din British Columbia, care a devenit un sceptic lider al vieții arsenicului, Maneesh subliniază în comentariile că fosfații sunt de fapt abundenți în Lacul Mono. Mulțumesc că ai arătat asta, Rosie Maneesh!]

Mai Mult:

Hârtia

C & EN articol

Stirile naturii

[Imaginea Lacului Mono de .Bala prin Flickr, sub Creative Commons License]


Articole Interesante

Cum am putea găsi Pământul oricum?

Cum am putea găsi Pământul oricum?

Lee Billings are un eseu interesant în SEED în această lună despre cum extraterestrii ar localiza Pământul din altă parte a universului. "Pe măsură ce sonda se apropia, lacunele din norii de mai jos continentele dezvăluite s-au împrăștiat în mijlocul unui ocean înconjurat de lume. Într-un vast

Atom Smashers

Atom Smashers

Într-o vreme în urmă, Sean a scris despre filmul documentar "The Atom Smashers" de Clayton Brown și Monica Ross, doi regizori din zona Chicago. Filmul este în editare finală acum și, de fapt, va avea loc la Muzeul de Știință și Industrie din Chicago luna viitoare, 19 septembrie! Soția mea Robin și cu mine, care apar în film, și prietenii și colegii noștri buni, Ben Kilminster și Marcela Carena, vor fi într-o discuție de grup după film. Vestea fantastica e

Flashback Vineri: Motivul real al nasului Rudolph a fost roșu.

Flashback Vineri: Motivul real al nasului Rudolph a fost roșu.

(Ea este Red Hot Science Week aici la Seriously, Science? Toata saptamana vom fi featuring stiinta care se concentreaza pe culoarea rosie.) Dacă vă întrebați dacă oamenii de știință au un simț al umorului, nu mai căutați. Acest ecolog norvegian a decis să-l diagnosticheze pe Rudolph cu renul născut roșu, concluzionând că renumitul ren a suferit de o infecție parazitară a sistemului respirator (LOL!) Poate că de ace

Dovezile ADN-ului dovedesc că Prințul și Prințesa Romanov se odihnesc în pace

Dovezile ADN-ului dovedesc că Prințul și Prințesa Romanov se odihnesc în pace

Rezultatele ADN-ului au determinat în mod definitiv să se odihnească una dintre legendele provocate de revoluția rusă, dovedind o dată pentru totdeauna că întreaga familie Romanov - țarul Nicolae al II-lea, Tsarina Alexandra și toți cei cinci copii ai lor - au fost uciși de membrii Gărzii Roșii în anul 1918. Analiza genet

Trofeul marchează o nouă eră pentru știința cetățenilor în sala de clasă

Trofeul marchează o nouă eră pentru știința cetățenilor în sala de clasă

Prin Egle Marija Ramanauskaite, Coordonator al Științei Cetățenești la EyesOnALZ 21 decembrie 2017 ar putea să intre în cărțile de istorie ca prima zi când un trofeu științific a fost acordat vreodată unei școli. Trofeul, acordat 250 de studenți pentru a contribui la cercetarea Alzheimer, este acum prezentat cu mândrie lângă trofeele sportive și premii speciale de realizare la o școală de mijloc din Boise, ID. Dar povestea începe

Sărbătoriți Ziua mondială a oceanelor cu știința cetățenilor

Sărbătoriți Ziua mondială a oceanelor cu știința cetățenilor

Pe 8 iunie, oamenii din întreaga lume vor sărbători Ziua mondială a oceanelor, o zi rezervată pentru onorarea și protejarea oceanelor noastre. Pentru a vă ajuta să participați la Ziua mondială a oceanelor, am făcut o listă cu 7 proiecte de știință cetățenească bazate pe ocean care au nevoie de ajutorul dvs. Suntem parteneri