Частина інформації в цій статті застаріла. (липень 2016) |
Життєву форму на основі Арсену у вигляді бактерії, штам GFAJ-1, було відкрито 2 грудня 2010 астробіологом НАСА (англ. Felisa Wolfe-Simon) під час проведення тестів. В природі ці бактерії живуть в суворих умовах середовища поблизу озера Моно в штаті Каліфорнія (США), вода якого вирізняється високим вмістом лугів і солей, зокрема високою концентрацією солей Арсену. Вперше на Землі дослідники виявили мікроорганізм, що здатен жити й розмножуватися використовуючи токсичний хімічний елемент Арсен. В усіх клітинних компонентах цієї бактерії місце Фосфору в органічних молекулах займає Арсен.
Значення відкриття
Виявлення альтернативної біохімічної складової змінить загально прийняті до цього моменту в біології погляди щодо можливості зародження й розвитку різних форм життя. Це відкриття дає можливість розширити пошуки життєвих форм на інших планетах з суворим середовищем, де, як раніше вважалося, життя не мало шансів на існування.
Карбон, Гідроген, Нітроген, Оксиген, Фосфор та Сульфур є основними шістьма компонентами, що формують життя на Землі. Фосфор є частиною хімічної структури молекул ДНК та РНК, що несуть відповідальність за генетичну інформацію й розглядаються як найважливіші компоненти в усіж живих клітинах.
Фосфор є необхідною складовою, що дозволяє молекулі переносити енергію в усіх клітинах (аденозинтрифосфат), а також складовою фосфоліпідів, що формують мембрани клітин. В даному випадку Арсен розриває звичний нам метаболізм клітини й повністю заміняє фосфор у нововідкритих бактеріях, оскільки він має схожі до фосфору хімічні властивості.
Участь Арсену в біохімічних процесах певних організмів
Арсен, незважаючи на свою токсичність для більшості земних форм життя, все ж таки бере участь у біохімічних процесах певних організмів. Деякі морські водорості включають арсен до комплексу органічних молекул, таких як та . Гриби та бактерії можуть виробляти леткі метильовані сполуки, що включають до свого складу арсен. Деякі бактерії, типу Chrysiogenes arsenatis, використовують арсенат, окиснену форму Арсену, для своєї життєдіяльності.
Також, певні прокаріоти можуть застовувати арсенат як кінцевий отримувач електрона під час бродіння, а деякі можуть використовувати арсенат як донор електрона для генерування енергії.
Штам GFAJ-1
Нововідкритий мікроб, штам GFAJ-1, є членом загальної групи бактерій, що мають спільну назву гамма-протеобактерії. В лабораторії дослідники успішно вирощували мікроби, знайдені поблизу озера Моно, підживлюючи їх ріст арсеном та невеликими добавками фосфору. Після цього дослідники зовсім прибрали фосфор з середовища, залишивши тільки арсен, а мікроби продовжували розмножуватись та рости.
Ключовим питанням було з’ясувати, чи під час свого росту мікроб GFAJ-1 лише засвоює Арсен й застосовує його в біохімічних процесах клітини, чи, власне, використовує арсен для побудови молекул ДНК, протеїнів та клітинних мембран. Щоб дати точну відповідь на дане питання дослідники використали цілий набір складних методів дослідження. Вважалося, що мікроби GFAJ-1 почали використовувати арсен для виготовлення вищеперечислених структурних складових своїх клітин.
У січні 2012 року колектив дослідників на чолі з Розі Редфілд з Університету Британської Колумбії проаналізува ДНК GFAJ-1, використовуючи метод мас-спектроскопії на основі рідинної хроматографії і не виявив Арсену. Редфілд назвала це "переконливим спростуванням" твердження оригінальної роботи. Просте пояснення росту GFAJ-1 у середовищі арсенідів замість фостатів дав колектив дослідників із Університету Маямі в Флориді. Помітивши рибосоми лабораторних штамів Escherichia coli радіоактивними ізотопами, вони виявили, що в середовищах без фосфатів арсеніди призводять до масової деградації рибосом, і цей процес постачає достатню кількість фосфатів для повільного росту стійких до арсенідів бактерій. Вони висловили припущення, що аналогічний процес відбувається в GFAJ-1 — клітини розстуть, отримуючи Фосфор із розпаду рибосом, а не замінюють його Арсеном.
Тому наступне твердження про використання Арсену як замінника фосфору в молекулах протеїнів, ліпідів та метаболітів, таких як ATP є невірним, вводить людей в оману та надає зибучу основу для тверджень про альтернативні органічні сполуки:
Примітки
- Biochemical Periodic Table - Arsenic. Umbbd.msi.umn.edu. 8 червня 2007. Архів оригіналу за 16 серпня 2012. Процитовано 29 травня 2010.
- Niggemyer, A; Spring S, Stackebrandt E, Rosenzweig RF (December 2001). Isolation and characterization of a novel As(V)-reducing bacterium: implications for arsenic mobilization and the genus Desulfitobacterium. Appl Environ Microbiol. 67 (12): 5568—80. doi:10.1128/AEM.67.12.5568-5580.2001. PMC 93345. PMID 11722908.
- Katsnelson, Alla (2 грудня 2010). Arsenic-eating microbe may redefine chemistry of life. Nature News. Архів оригіналу за 24 лютого 2012. Процитовано 2 грудня 2010.
- Palmer, Jason (2 грудня 2010). . BBC News. Архів оригіналу за 3 грудня 2010. Процитовано 2 грудня 2010.
- Hayden, Erika Check (20 січня 2012). . . doi:10.1038/nature.2012.9861. Архів оригіналу за 22 січня 2012. Процитовано 20 січня 2012.
- Basturea GN, Harris TK and Deutscher MP (17 серпня 2012). Growth of a bacterium that apparently uses arsenic instead of phosphorus is a consequence of massive ribosome breakdown. J Biol Chem. 287: 28816—9. doi:10.1074/jbc.C112.394403. PMC 3436571. PMID 22798070.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
Посилання
- Дослідники НАСА відкрили життя побудоване на токсичному хімічному елементі [Архівовано 22 серпня 2011 у WebCite] (в кінці вказаної сторінки є можливість переглянути ілюстративне відео). (англ.)
- Бактерії ростуть, використувуючи арсен замість фосфору [ 3 грудня 2010 у Wayback Machine.] 2 грудня 2010 Science doi:10.1126/science.1197258. (англ.)
- Арсеноїдні бактерії можуть перевернути біохімію життя [ 12 лютого 2012 у Wayback Machine.] 2 грудня 2010 Nature News doi:10.1038/news.2010.645. (англ.)
- Офіційна заява НАСА про нову форму життя [ 1 жовтня 2011 у Wayback Machine.] 3 грудня 2010. (англ.)
- . (укр.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Chastina informaciyi v cij statti zastarila Vi mozhete dopomogti onovivshi yiyi Mozhlivo storinka obgovorennya mistit zauvazhennya shodo potribnih zmin lipen 2016 Zhittyevu formu na osnovi Arsenu u viglyadi bakteriyi shtam GFAJ 1 bulo vidkrito 2 grudnya 2010 astrobiologom NASA angl Felisa Wolfe Simon pid chas provedennya testiv V prirodi ci bakteriyi zhivut v suvorih umovah seredovisha poblizu ozera Mono v shtati Kaliforniya SShA voda yakogo viriznyayetsya visokim vmistom lugiv i solej zokrema visokoyu koncentraciyeyu solej Arsenu Vpershe na Zemli doslidniki viyavili mikroorganizm sho zdaten zhiti j rozmnozhuvatisya vikoristovuyuchi toksichnij himichnij element Arsen V usih klitinnih komponentah ciyeyi bakteriyi misce Fosforu v organichnih molekulah zajmaye Arsen Znachennya vidkrittyaZbilsheni klitini bakteriyi GFAJ 1 sho rostut v seredovishi z fosforom J Switzer Blum Zbilsheni klitini bakteriyi GFAJ 1 sho rostut v seredovishi z Arsenom mish yakom J Switzer Blum Viyavlennya alternativnoyi biohimichnoyi skladovoyi zminit zagalno prijnyati do cogo momentu v biologiyi poglyadi shodo mozhlivosti zarodzhennya j rozvitku riznih form zhittya Ce vidkrittya daye mozhlivist rozshiriti poshuki zhittyevih form na inshih planetah z suvorim seredovishem de yak ranishe vvazhalosya zhittya ne malo shansiv na isnuvannya Karbon Gidrogen Nitrogen Oksigen Fosfor ta Sulfur ye osnovnimi shistma komponentami sho formuyut zhittya na Zemli Fosfor ye chastinoyu himichnoyi strukturi molekul DNK ta RNK sho nesut vidpovidalnist za genetichnu informaciyu j rozglyadayutsya yak najvazhlivishi komponenti v usizh zhivih klitinah Fosfor ye neobhidnoyu skladovoyu sho dozvolyaye molekuli perenositi energiyu v usih klitinah adenozintrifosfat a takozh skladovoyu fosfolipidiv sho formuyut membrani klitin V danomu vipadku Arsen rozrivaye zvichnij nam metabolizm klitini j povnistyu zaminyaye fosfor u novovidkritih bakteriyah oskilki vin maye shozhi do fosforu himichni vlastivosti Uchast Arsenu v biohimichnih procesah pevnih organizmivArsen nezvazhayuchi na svoyu toksichnist dlya bilshosti zemnih form zhittya vse zh taki bere uchast u biohimichnih procesah pevnih organizmiv Deyaki morski vodorosti vklyuchayut arsen do kompleksu organichnih molekul takih yak ta Gribi ta bakteriyi mozhut viroblyati letki metilovani spoluki sho vklyuchayut do svogo skladu arsen Deyaki bakteriyi tipu Chrysiogenes arsenatis vikoristovuyut arsenat okisnenu formu Arsenu dlya svoyeyi zhittyediyalnosti Takozh pevni prokarioti mozhut zastovuvati arsenat yak kincevij otrimuvach elektrona pid chas brodinnya a deyaki mozhut vikoristovuvati arsenat yak donor elektrona dlya generuvannya energiyi Shtam GFAJ 1Novovidkritij mikrob shtam GFAJ 1 ye chlenom zagalnoyi grupi bakterij sho mayut spilnu nazvu gamma proteobakteriyi V laboratoriyi doslidniki uspishno viroshuvali mikrobi znajdeni poblizu ozera Mono pidzhivlyuyuchi yih rist arsenom ta nevelikimi dobavkami fosforu Pislya cogo doslidniki zovsim pribrali fosfor z seredovisha zalishivshi tilki arsen a mikrobi prodovzhuvali rozmnozhuvatis ta rosti Klyuchovim pitannyam bulo z yasuvati chi pid chas svogo rostu mikrob GFAJ 1 lishe zasvoyuye Arsen j zastosovuye jogo v biohimichnih procesah klitini chi vlasne vikoristovuye arsen dlya pobudovi molekul DNK proteyiniv ta klitinnih membran Shob dati tochnu vidpovid na dane pitannya doslidniki vikoristali cilij nabir skladnih metodiv doslidzhennya Vvazhalosya sho mikrobi GFAJ 1 pochali vikoristovuvati arsen dlya vigotovlennya visheperechislenih strukturnih skladovih svoyih klitin U sichni 2012 roku kolektiv doslidnikiv na choli z Rozi Redfild z Universitetu Britanskoyi Kolumbiyi proanalizuva DNK GFAJ 1 vikoristovuyuchi metod mas spektroskopiyi na osnovi ridinnoyi hromatografiyi i ne viyaviv Arsenu Redfild nazvala ce perekonlivim sprostuvannyam tverdzhennya originalnoyi roboti Proste poyasnennya rostu GFAJ 1 u seredovishi arsenidiv zamist fostativ dav kolektiv doslidnikiv iz Universitetu Mayami v Floridi Pomitivshi ribosomi laboratornih shtamiv Escherichia coli radioaktivnimi izotopami voni viyavili sho v seredovishah bez fosfativ arsenidi prizvodyat do masovoyi degradaciyi ribosom i cej proces postachaye dostatnyu kilkist fosfativ dlya povilnogo rostu stijkih do arsenidiv bakterij Voni vislovili pripushennya sho analogichnij proces vidbuvayetsya v GFAJ 1 klitini rozstut otrimuyuchi Fosfor iz rozpadu ribosom a ne zaminyuyut jogo Arsenom Tomu nastupne tverdzhennya pro vikoristannya Arsenu yak zaminnika fosforu v molekulah proteyiniv lipidiv ta metabolitiv takih yak ATP ye nevirnim vvodit lyudej v omanu ta nadaye zibuchu osnovu dlya tverdzhen pro alternativni organichni spoluki PrimitkiBiochemical Periodic Table Arsenic Umbbd msi umn edu 8 chervnya 2007 Arhiv originalu za 16 serpnya 2012 Procitovano 29 travnya 2010 Niggemyer A Spring S Stackebrandt E Rosenzweig RF December 2001 Isolation and characterization of a novel As V reducing bacterium implications for arsenic mobilization and the genus Desulfitobacterium Appl Environ Microbiol 67 12 5568 80 doi 10 1128 AEM 67 12 5568 5580 2001 PMC 93345 PMID 11722908 Katsnelson Alla 2 grudnya 2010 Arsenic eating microbe may redefine chemistry of life Nature News Arhiv originalu za 24 lyutogo 2012 Procitovano 2 grudnya 2010 Palmer Jason 2 grudnya 2010 BBC News Arhiv originalu za 3 grudnya 2010 Procitovano 2 grudnya 2010 Hayden Erika Check 20 sichnya 2012 doi 10 1038 nature 2012 9861 Arhiv originalu za 22 sichnya 2012 Procitovano 20 sichnya 2012 Basturea GN Harris TK and Deutscher MP 17 serpnya 2012 Growth of a bacterium that apparently uses arsenic instead of phosphorus is a consequence of massive ribosome breakdown J Biol Chem 287 28816 9 doi 10 1074 jbc C112 394403 PMC 3436571 PMID 22798070 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Obslugovuvannya CS1 Storinki iz nepoznachenim DOI z bezkoshtovnim dostupom posilannya PosilannyaDoslidniki NASA vidkrili zhittya pobudovane na toksichnomu himichnomu elementi Arhivovano 22 serpnya 2011 u WebCite v kinci vkazanoyi storinki ye mozhlivist pereglyanuti ilyustrativne video angl Bakteriyi rostut vikoristuvuyuchi arsen zamist fosforu 3 grudnya 2010 u Wayback Machine 2 grudnya 2010 Science doi 10 1126 science 1197258 angl Arsenoyidni bakteriyi mozhut perevernuti biohimiyu zhittya 12 lyutogo 2012 u Wayback Machine 2 grudnya 2010 Nature News doi 10 1038 news 2010 645 angl Oficijna zayava NASA pro novu formu zhittya 1 zhovtnya 2011 u Wayback Machine 3 grudnya 2010 angl ukr