| Главная » Файлы » Исследования, Медицина, Наука, Учёные |
Обнаружена бактерия, которая обходится без фосфора
| 03.12.2010, 12:47 | |
Стоит напомнить, что фосфор входит в число шести основных элементов, которые, как считалось, необходимы для поддержания жизни; компанию ему в этом списке составляют углерод, водород, азот, кислород и сера. Молекула ДНК, к примеру, образована повторяющимися блоками (нуклеотидами), а каждый из них, в свою очередь, состоит из азотистого основания, сахара и фосфатной группы. Другое фосфоросодержащее соединение — аденозинтрифосфат — играет важнейшую роль источника энергии для биохимических процессов. Фосфор и мышьяк относятся к главной подгруппе V группы периодической системы элементов и имеют во многом схожие химические свойства. Арсенат-ион AsO43- повторяет тетраэдрическую структуру фосфат-иона РO43-, что позволяет первому проникать в клетки. Высокая степень сходства, в сущности, объясняет токсичность мышьяка: организмы пытаются использовать его вместо фосфора, но замена получается неадекватной. Тем не менее возможность существования форм жизни, способных провести эту замену, активно обсуждалась биологами. Два года назад сотрудница Геологической службы США Фелиса Вольф-Саймон (Felisa Wolfe-Simon) даже опубликовала в International Journal of Astrobiology статью, где перечислила все аргументы в пользу «мышьяковой жизни». Перспективной площадкой для поиска уникальных организмов считалось небольшое сверхсолёное калифорнийское озеро Моно с чрезвычайно высокой концентрацией мышьяка в воде. Г-жа Вольф-Саймон и её коллеги собрали образцы отложений на берегу озера, после чего приступили к экспериментам.
Озеро Моно. Через некоторое время биологи выделили штамм бактерий GFAJ-1, которым замена фосфора на мышьяк в питательной среде не вредила; в экстремальных условиях микроорганизмы развивались лишь на 40% медленнее. Секвенирование 16S рРНК показало, что палочкообразные GFAJ-1 относятся к роду Halomonas семейства Halomonadaceae. Последнее входит в обширный класс гаммапротеобактерий. Используя две разные масс-спектрометрические методики (масс-спектрометрию вторичных ионов и масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой), авторы оценили содержание фосфора и мышьяка в клетках бактерий, выращиваемых в разных средах, и обнаружили чёткие отличия. Радиоактивный мышьяк помог выяснить, что десятая часть поглощённого микроорганизмами объёма элемента «оседает» в нуклеиновых кислотах. Выделив ДНК GFAJ-1 и проведя эксперимент по методу EXAFS-спектроскопии, биологи также сумели определить, что атомы мышьяка располагаются рядом с атомами кислорода и углерода — там, где в обычной ДНК должен находиться образующий связи с кислородом и углеродом фосфор. Все эти данные, впрочем, не убеждают некоторых скептиков. «Если фосфаты заменить арсенатами [в «хребте» ДНК], каждая связь в цепи уже через несколько десятков минут будет гидролизована, — говорит сотрудник Фонда прикладных исследований в сфере молекулярной эволюции Стивен Беннер (Steven Benner). — Здесь необходим какой-то неизвестный механизм стабилизации, препятствующий её разрушению». По мнению г-на Беннера, ДНК GFAJ-1 имеет вполне привычный вид (фосфор бактерии при этом получают из примесей в питательной среде, полностью избавиться от которых невозможно), а мышьяк используется для других целей — скажем, в липидах. Авторы, естественно, не спорят с тем, что исследования GFAJ-1 далеки от завершения. Биологам необходимо выяснить, существуют ли такие бактерии, которые переходят на мышьяк в естественных условиях, а не в лаборатории, где дефицит фосфора создаётся искусственно. Г-жа Вольф-Саймон также планирует расшифровать геном GFAJ-1 и отыскать другие микроорганизмы с аналогичными способностями.
GFAJ-1, выращиваемые на мышьяке (слева) и фосфоре (иллюстрации Jodi Switzer Blum).
| |
| Просмотров: 628 | Загрузок: 0 | | |
| Всего комментариев: 0 | |