Arzénoví mikrobi z jezera Mono  
Je možné aby fungovala DNA s konstrukcí zahrnující atomy arzénu? Objev mikrobů kmene GFAJ-1 z extrémního kalifornského jezera Mono naznačuje, že možná ano.

 

Zvětšit obrázek
Mimozemská scenérie jezera Mono.

Jak trefně postřehli Alois a Vilém Mrštíkové při sepisování kultovního dramatu Maryša, arzén opravdu není příliš zdravý, alespoň ve větším množství. Například arzenik, čili ve vodě dobře rozpustný oxid arzenitý, kromě terorizované Maryši od pradávna používají lovci a profesionální traviči jako spolehlivý jed. V posledních dnech se kupodivu právě arzén připletl k halasně propagovanému objevu astrobiologického výzkumu NASA.

 

   
 GFAJ-1 na fosforu.
Kredit: USGS/NASA.
Kmen GFAJ-1 v prostředí s arzénem.
Kredit: USGS/NASA.
 

 

 

Zvětšit obrázek
Felisa Wolfe-Simon sbírá vzorky na břehu jezera Mono. Kredit: Henry Bortman.

Lidé z NASA vyvolali mediální hurikán ohlášením mimořádné a zcela tajuplné tiskové konference na čtvrtek 2. prosince, aby ve 20 hodin našeho času sdělili světu zásadní objev týkající se hledání mimozemského života. Ve stejné době měl být odtajněn i článek na toto téma v prestižním Science. V blogosféře se okamžitě vyrojily divoké spekulace, jejichž jediným vodítkem byl seznam odborníků, kteří se měli zúčastnit zmíněné tiskové konference.

Zvětšit obrázek
Pro Osel.cz komentoval Mandor - http://www.mandor.sk/cms/

Zásadní poprask přitom způsobil přední americký blogger Jason Kottke, který na blogu kottke.org uvažoval nad seznamem účastníků tiskovky následujícím způsobem: 1. Pamela Conrad se zabývá geologií Marsu a možnostmi pro život na jeho povrchu. 2. Felisa Wolfe-Simon je specialistkou na fotosyntézu využívající arzén. 3. Steve Benner je členem týmu Jet Propulsion Laboratory pro výzkum astrobiologie Saturnova měsíce Titan. 4. James Elser má co do činění s astrobiologickým programem NASA „Follow the Elements“, který se soustředí na chemii prostředí, v nichž vznikají nové organismy. Když se to všechno spojí dohromady, tak (podle Kottkeho) NASA odhalila stopy činnosti mikroorganismů na Titanu. Nějakou chvíli to vypadalo, že jsme snad konečně přistihli mimozemšťany, ale pak bohužel nadšenou blogosféru zchladili lidé, kteří se dostali k utajovanému článku ve Science. Žádní mimozemšťané ještě nejsou na pořadu dne a NASA podle všeho jenom vypustila přefouklý balónek mediálního rozruchu.

 

I když jsme zatím nenašli život na Titanu, jde i tak o velmi zajímavý objev týkající se arzénu a mikroorganismů, který sice zaujme odborníky, ale jinak ho asi ocení jen málokdo normální. Jeho protagonistou je kmen mikroorganismů GFAJ-1, který objevila a posléze i úspěšně pěstovala Felisa Wolfe-Simon. Našla ho ve vzorcích sedimentů z pobřeží divukrásného kalifornského jezera Mono Lake, rozkládajícího se v těsném sousedství Yosemite National Park u hranic s Nevadou. Jezero Mono, které podle geologů vzniklo při gigantickém sopečném výbuchu přezdívaném „Long Valley Eruption“ před 760 tisíci lety, je stále vulkanicky aktivní a dost extrémní i pro otrlé mikroorganismy. Má velmi slanou vodu, která je několikrát slanější, než průměrný oceán a také je hodně alkalické s pH kolem 10. Snovou atmosféru jezera podtrhují mimozemské věže z jezerních karbonátů, díky nimž je Mono slavné po celém světě. Je více než jasné, že v takových kulisách musí žít něco mimořádného, kromě kmene GFAJ-1 ještě třeba endemické žábronožky Artemia monica, v angličtině známé jako Mono Lake brine shrimp.

 

   
 Pracovní výlet k Mono Lake.
Kredit: Henry Bortman.
 Jezero Mono z družice Landsat 7.
Kredit: NASA, Wikimedia Commons.


Zvětšit obrázek
Dvojvlákno DNA - konce příček dvojic nukleotidů po obou stranách spojuje řetězec fosfátu a deoxyribózy (monosacharid). U bakterie GFAJ-1 je fosfát nahrazen arzeničnanem. (PO43-→AsO43-)
Kredit: U.S. National Library of Medicine

Co je na kmeni GFAJ-1 tak zvláštní? Dokáže žít v prostředí s extrémním obsahem jinak poměrně vzácného arzénu a dokonce arzén podle všeho široce využívá ve svém metabolismu. Jezero Mono je přitom jedním z míst s nejvyšším obsahem přírodního arzénu na světě. Není to zase tak zvláštní, protože vysoký obsah arzénu toleruje spousta různých mikroorganismů. Ale mikrobi kmene GFAJ-1 jsou ještě o dost dále a arzénem nahrazují nedostatkový fosfor, dokonce i při syntéze DNA, jejíž kostru obvykle vytvářejí molekuly deoxyribózy a fosfátu. Pohled na Mendělejevovu periodickou tabulku prvků prozradí, že to není až takové šílenství, protože arzén (As) s atomovým číslem 33 sídlí přímo pod fosforem (P) a tudíž je mu v mnohém podobný.


Rozhodně není pravda, že by NASA našla nově vzniklý život nebo něco podobného, jak se snaží tvářit mnohá média a vlastně i samotná NASA. Nebude nutné přepisovat definici života. Pokud nejde o žertovnou kontaminaci vzorků, tak sekvence genu pro 16S ribozomální RNA dokládá, že GFAJ-1 ve skutečnosti patří hluboko dovnitř linie gamaproteobakterií, do skupiny Halomonadaceae. Takže jsou to vlastně úplně normální bakterie s poněkud svérázným životním stylem, který provozují velmi důsledně. Halomonády jako takové milují hodně slanou vodu a jejich blízkými příbuznými jsou endosymbionti bizarních mořských kroužkovců kostižerek (Osedax) z linie Oceanospirillales. Těžko říct, jestli objev GFAJ-1 znamená, že někde může fungovat život na bázi arzénu místo fosforu, protože arzénový metabolismus těchto mikrobů je očividně druhotný a bez „fosforových“ organizmů by nikdy nevznikl. Na druhou stranu, každá motivace ke hledání mimozemského života je dobrá a pokud GFAJ-1 stačí NASA k velkému štěstí, tak se tedy radujme s nimi.

 


Video: Záznam z tiskové besedy NASA




Prameny: NASA News 18.11. 2010, Wikipedia (GFAJ-1, Gammaproteobacteria).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 03.12.2010 03:20
Tisk článku

Ze dna na den - Gold Jiří
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 166 Kč
cena: 147 Kč
Ze dna na den
Gold Jiří
Oto Otépka
sponzor


Diskuze:

odkaz

Vojtěch Hudzieczek,2010-12-12 12:32:36

Posílám odkaz na zajímavou kritiku, zde prezentovaného článku:

http://rrresearch.blogspot.com/2010/12/arsenic-associated-bacteria-nasas.html

Odpovědět

arzen nad fosfor

Vlado Leksa,2010-12-06 15:25:14

http://blog.tyzden.sk/vladimir-leksa/2010/12/06/arzen-nad-fosfor/

Odpovědět

Přírodní mikrob?

Jaroslav Petr,2010-12-04 07:05:45

Dovolím si upozornit na možnost, na kterou upozornil Barry Rosen v podcastu Science. Uspořádání experimentů nevylučuje možnost, že arzén využívající mikrob vznikl selekcí v laboratorních podmínkách. Vytvořené podmínky mohly vyšlechtit mikroba s vlastnostmi (využívání arsénu), jaké jeho přírodní předek nemá. Ve vodách jezera Mono je fosforu habaděj, a tak tak se nabízí otázka, proč by si ho mikrob s velkými problémy nahrazoval arzénem. Také není úplně jasné, do kterých molekul se arzén zabudovává a nakolik jsou tyto molekuly funkční. jak říká Barry Rosen: "The devil is in the dateails."
Takže já se těším na výsledky dalších studií.

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2010-12-04 08:38:48

Také si říkám, že se snad této skupince astrobiologů nepodaří zajistit si výzkumní monopol na Mono Lake. Budu (opět :) trochu zlomyslná. Myslím, že velká pravda se ukrývá ve větě paní objevitelky (ze správy v Nature):
"We have 30 years of work ahead to figure out what's going on," says Wolfe-Simon.
To je asi tak doba do jejího důchodu (odhaduji). Hledání stop života na Marsu je již trochu obehrané téma a jinde je to buď ještě nepravděpodobnější, nebo zcela nedostupné. Navíc NASA došla na to, že oteplování je teď výnosnějším El Doradem. Takže se astrobiologové chovají velmi podobně, jako to bylo v případě meteoritu ALH84001. Aby jim ale vědecká obec nevytkla, že je to ještě před zveřejněním odborného článku, tak to udělali současně. Ale také se vyhnuli odborné diskuzi.
Faktem je, že jestli se vskutku prokáže (což zatím zcela dokázané není) že se As zabudovává namísto P - bez ohledu na to jestli to vzniklo přírodní, nebo laboratorní selekcí - je celkem zajímavý výsledek. Ale mediální cunami, kterou NASA opět způsobila je stejně zajímavý fenomén.
A propos, článek lze vygooglovat.

Odpovědět


rychlost evoluce

Josef Pazdera,2010-12-04 09:20:08

Pokud by se prokázalo, že arsen využívající mikrob vznikl až selekcí v laboratorních podmínkách, potom by to byla mnohem významnější zpráva, než jak ji presentují sami autoři. Znamenalo by to, že životu i k tak rozsáhlé adaptaci stačí neuvěřitelně krátký čas.

Odpovědět


Karel Š,2010-12-04 13:53:09

Jak jsem to oznámení pochopil - ten mikrob přírodně není nutně postaven jen na arzénu, ale vzhledem k prostředí kde existuje se musel evolučně přizpůsobit vysokým koncentracím arzénu. Asi to nejdůležitější co v tom videu zaznělo bylo, že arzén je pro nás tak jedovatý právě proto že je chemicky velmi podobný fosforu, a tedy fosfor v řadě reakcí a sloučenin nahrazuje. Pokud se tomu tenhle mikrob přizpůsobil, znamená to že v něm neprobíhá žádná reakce která je kriticky závislá na tom aby se jí účastnil fosfor a ne arzén. A pak už je jen krůček od toho čeho dosáhli v té laboratoři, kde skutečně nahradili v té bakterii fosfor arzénem. Osobně se domnívám že kdyby tuto "čistě arzénovou" bakterii dali do prostředí chudého na arzén a bohatého na fosfor, plynule by přešla opět na metabolismus využívající fosfor.

Odpovědět


pro Karla Š.:

Dagmar Gregorova,2010-12-04 17:22:49

Domníváte se zcela správně - zda se, že bez arsenu bakterie přežije také - z Nature News:
The researchers isolated the organism and found that when cultured in arsenate solution it grew 60% as fast as it did in phosphate solution — not as well, but still robustly.

Odpovědět

Ve chvíli kdy dojde

Tomáš Bartoň,2010-12-03 14:52:40

k trapnému úniku diplomatických informací, je každá další mediální bublina dobrá k tomu, aby zmírnila (rozředila) skandál ve sdělovacích prostředcích...

Odpovědět

To snad neni tak podstatne...

Ivan Kmínek,2010-12-03 14:26:30

...jestli je jinde život s replikátory podobným nukleovým kyselinám nahradit fosfor třeba arsenem. Podstatné mi přijde, že tohle je další (pozemský) důkaz neobyčejné adaptability biochemie živého. A naznačuje to, že jinde mohl život vzniknout na značně jiných samoorganizačních principech - a ne že ne; což mě nejen jako scifistu těší a zajímá:o)

Odpovědět

Nepravdepodobnots nove vznikleho extraterrezivota

Dominica Dicosmo,2010-12-03 13:25:53

Je nepravdepodobne ze inteligentni zivot mimo zemi by se mohl vyvinout na basi arseniku. Jako zakladni element je arsenik jed pro zivy metabolismus vyssiho radu - jak tomu rozumime dnes (a profesionalni travici v Italli ve stredoveku praktikovali s uspechem). Bunecny zivot je schopen integrovat ruzne elementy ale pro dalsi vyvoj - a specielne v atmosfere podobe nasi zemi - musi stagnovat na bunecne urovni. K dosazeni inteligence nasi urovne by se otravil - pokud nezname jine parametry ktere v soucasne dobe jsou absurdni neprijatelne a nepredstavitelne.

Odpovědět

Díky za článek

Hesiodor Hesiodor,2010-12-03 04:46:03

Věděl jsem, že jen tady se dozvím wo co go.
Pod poslední větu bych se podepsal: "Na druhou stranu, každá motivace ke hledání mimozemského života je dobrá a pokud GFAJ-1 stačí NASA k velkému štěstí, tak se tedy radujme s nimi."
pak mi ale došlo, že s podobným argumentem mohli někteří psát zprávy IPCC. např: "každý důvod pro snížení obsahu co2 je dobrý" , s tím že to že co2 škodí se nadokazuje, (ale bere jako dogma).
Takže se pod poslední větu nepodepisuji - takovýto objev přece nemůže a neměl by ospravedlňovat organizaci NASA a její výdaje.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni