Čudno otkriće - bakterije građene od arsena
SUBOTA, 04 PROSINAC 2010
U istraživanju koje bi moglo ponovo prepraviti knjige iz biologije, znanstvenici su otkrili prvi poznati živi organizam koji ugrađuje arsen u radne dijelove svojih stanica.
Povrh toga, arsen zamjenjuje fosfor, element za kojeg se dugo mislio kako je esencijalan za život. Rezultati, koji se temelje na eksperimentima na Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, objavljeni su Science Express. "Čini se da je ovaj poseban soj bakterija zapravo evoluirao na način kojim može koristiti arsen umjesto fosfora kako bi rastao i producirao život", rekao je SSRL znanstvenik Sam Webb, koji je vodio istraživanje na Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory . "S obzirom da je arsen uglavnom otrovan, ovo otkriće je posebno iznenađujuće."
Fosfor je sastavni dio kemijske osnovice DNA i RNA, spiralnih struktura koje nose genetske upute za život. On je također i središnja komponenta ATP-a, koji transportira kemijsku energiju potrebnu za metabolizam unutar stanica. Znanstvenici su desetljećima smatrali da život ne može bez njega preživjeti. Ali to nije bio slučaj i za soj bakterija Halomonadaceae nazvan GFAJ-1, pronađenog u jezeru u istočnoj Kaliforniji. Kolonije tih bakterija su procvjetale, kao što se i očekivalo, kada im je dana stalna opskrba fosforom zajedno s drugim potrebnim spojevima; ali kada su zamijenili fosfor sa arsenom, kolonija je nastavila rasti. To je uputilo Felisu Wolfe-Simon, NASA-inu znanstvenicu suradnicu i geobiologinju s prebivalištem na US Geological Survey, da te bakterije koriste arsen umjesto fosfora.
"Mi smo već znali da drugi mikrobi mogu 'udisati' arsen, no čini se te bakterije mogu raditi ipak nešto novo: izgrađivati dijelove sebe od arsena", rekao je Wolfe-Simon, vodeći autor rada. "Kako bi se u to uvjerili, donijeli smo uzorke na SSRL. Došao sam naoružan znanjem kako bakterije rade nešto jako čudno, i znao sam da bi nam SSRL linija 2-3, u Samovim rukama mogla reći nešto više." Ukupan cilj Wolfe-Simona je bio da se vidi je li arsen blisko povezan s bakterijskim stanicama ili jednostavno priključen na njih izvana. Tim je postavio SSRL X-zraku tanku poput vlasi, na uzorak bakterija koje su bila okupane visokim koncentracijama arsena. Interakcije između X-zraka i uzorka otkrile su gdje i kako je arsen bio omotan unutar bakterijskih stanica.
"Vidjeli smo sličnosti u raspodjeli arsena i distribuciji željeza i cinka," dva metala koji ukazuju na to gdje se nalaze stanični materijali organizama, rekao nam je Wolfe-Simon. Nasuprot tome, raspodjela fosfora nije se podudarala sa raspodjelom drugih elemenata, što upućuje na to da je arsen zauzeo mjesto fosfora u staničnim materijalima bakterija. Kako bi potvrdio te sumnje, tim je proveo drugi eksperiment s SSRL zrakama, ovaj put u spektroskopskom načinu, koji identificira vrste i lokacije pojedinih atoma. Eksperiment je otkrio da su najbliži susjedi atomima arsena bili kisikovi te na malo većim udaljenostima, ugljik. Ovaj uzorak i specifične udaljenosti između tri vrste atoma gotovo se savršeno podudaraju s načinom na koji se fosforovi atomi vežu s drugim atomima u lancima uobičajene DNA. Wolfe-Simon je rekao da ti eksperimenti snažno upućuju na to bakterije ne absorbiraju samo arsen, već da ga usađuju u svoje vlastito postojanje kao "biološki arsen."
Daljnje jačanje ovog gledišta je to da arsen nije zauzeo oblik, za kojeg bi se očekivalo da ga zauzme, na primjer, organizam bi pokušavao ukloniti otrov iz svojih sustava, i ne bi bio okružen vrstama molekula koje bi organizam mogao iskoristiti za prikaz inertnosti arsena, rekao je Webb. Činjenica da je bio pričvršćen za ugljik i kisik, kako je rekao, je "ono što bismo očekivali, ako je stvarno bio korišten za stvaranje DNA, RNA ili proteina." To bi učinilo soj bakterije GFAJ-1 prvim organizmima poznatim po korištenju arsena umjesto fosfora za rast.
"U teoriji, to će znanje prepraviti knjige iz biologije," rekao je Wolfe-Simon. "Kad god čujete o 'raznolikosti' u biologiji, to uvijek znači metabolička raznolikost - raznolikost u onome što organizam udiše ili u onome što oni oksidiraju, kako bi živjeli. Pretpostavka je da koliko god raznoliki organizmi mogu biti, oni su svi izrađeni od istih elemenata: ugljika, vodika, dušika, kisika, fosfora i sumpora. Ovaj tip bakterije nije. I to upućuje na to da možda postoji cijeli novi svijet organizama koje treba istražiti."
Dalje, tim planira istražiti specifične načine na koje bi te bakterije mogle koristiti arsen proteinima, mastima i nukleinskim kiselinama, kao što je DNA. "Kako bismo to istražili, trebati ćemo veći uzorak", rekao je Webb. "Felisa i njezin upravo rade na tome, i mi se radujemo daljnjem proučavanju pojedinosti ovog nevjerovatnog organizma na SSRL-u."
Izvor: DOE/SLAC National Accelerator Laboratory
Izvor:
http://www.znanost.com/clanak/cudno-otk ... z17Ayfiduh
pojam zajednice kod mrava i pojam zajednice kod ljudi nije isti...
