Новости химической науки > Фосфор мышьяком заменить все же невозможно

Список элементов-органогенов не подлежит изменению. Результаты сразу двух исследований опровергают высказанное полтора года назад противоречивое заявление о том, что бактерии определенного вида могут усваивать мышьяк и встраивать его в биомолекулы.

Полученные данные однозначно указывают на то, что печально известный микроб GFAJ-1 не инкорпорирует мышьяк в свои метаболиты или ДНК даже тогда, когда он растет в среде со сверхвысоким содержанием мышьяка. Результаты работы позволяют предположить, что многие выводы, сформулированные в исходной работе, могут быть объяснены примесями в мышьяксодержащих препаратах.

Специалист по биоорганической химии из Университета Миссури Кент Гейтс (Kent S. Gates), не принимавший участие в исследованиях, отмечает, что полученные результаты убедительно доказывают, что метаболизм GFAJ-1 не приведет к изменению учебников по биохимии. Он добавляет, что первоначальное заявление о мышьяке как о «новом элементе органогене» заслуживало дополнительной проверки, и, очевидно, что многие исследователи захотели выполнить эту проверку.

Обмен веществ всех форм жизни на Земле основан на соединениях, содержащих углерод, водород, кислород, азот, фосфор и серу. В 2010 году исследователи из группы Фелисы Волф-Саймон (Felisa Wolfe-Simon) заявили, что бактерия GFAJ-1, обитатель ядовитого и соленого озера Моно в Калифорнии выживает в среде с повышенным содержанием мышьяка, замещая в метаболитах фосфор на мышьяк.

Изображение бактерии GFAJ-1, полученное с помощью электронного микроскопа.

Работе Волф-Саймон, выполненной при финансовой поддержке НАСА, в свое время были посвящены несколько пресс-конференций и передовицы газет и журналов. Тем не менее, отзывы на результаты первой публикации Волф-Саймон вызвали не только одобрительную реакцию, но и критику исследователей сразу, по горячим следам.

Первая из работ, опровергающих существование «мышьяковых форм жизни», выполнена критиками работы – Розмари Редфилд (Rosemary J. Redfield) из Университета Британской Колумбии и специалистом по геномике Леонидом Кругляком (Leonid Kruglyak) из Принстона [1]. Исследователи определили, что введение мышьяка в питательную среду для бактерии, испытывающей дефицит фосфора, не способствует росту GFAJ-1. Выделенный и очищенный образец ДНК GFAJ-1 не подвергался гидролизу, чего можно было бы ожидать, если бы нуклеозидные звенья такой молекулы связывались орто-арсенатными остатками. С помощью масс-спектрометрии исследователи подтвердили, что в образце выделенной ДНК не содержится ковалентно связанных атомов мышьяка.

Другое исследование, проведенное специалистами по физиологии микроорганизмов Юлией Форхольт (Julia A. Vorholt) и Тобиасом Эрбом (Tobias J. Erb) с использованием индуктивно-плазменной масс-спектрометрии и сверхчистых реагентов, продемонстрировало, что находящиеся в среде с дефицитом фосфора бактерии GFAJ-1 для выживания поглощают следовые количества фосфора из окружающей среды [2]. После истощения запасов фосфора рост GFAJ-1 прекращается, даже при введении мышьяка. Дополнительные исследования продемонстрировали отсутствие мышьяка в ДНК GFAJ-1 и метаболитах. Форхольт и Эрб сообщают, что они зафиксировали некоторое количество мышьяксодержащих сахаров, однако эти же соединения в мышьясодержащей среде образовывались в контрольных экспериментах самопроизвольно, без участия бактерий. Форхольт полагает, что именно самопроизвольное образование этих мышьякорганических соединений и может объяснить ряд наблюдений Волф-Саймон.

Источники: [1] Science, DOI: 10.1126/science.1218455; [2] Science, DOI: 10.1126/science.1219861

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #молекулярная биология