Arsenik och gamla bakterier

Den 2 december publicerades en artikel i tidskriften Science som gav ett stort eko bland vetenskapsavdelningarna i världens media (även i svenska, se exempelvis http://www.svd.se/naringsliv/special/innovation/bakterien-som-lever-pa-arsenik_5770107.svd#tw_link_widget). Felisa Wolfe-Simon, geobiokemist, och ett antal medförfattare ansåg sig ha hittat bevis för bakterier som i åtminstone viss utsträckning hade använt arsenik istället för fosfor i vitala delar av cellen, i metabolismen men också till och med i DNA:t som ju innehåller ”fosfatgrupper”. Artikeln är publicerad i Science och kan läsas här : http://www.ironlisa.com/WolfeSimon_etal_Science2010.pdf. En presskonferens om artikeln har hållits av NASA och den kan ses här :http://www.youtube.com/watch?v=JVSJLUIQrA0&feature=player_embedded

De bakterier det är frågan om har fått namnet GFAJ-1 och tillhör troligen släktet Halomonadaceae, alltså en typ av bakterie som lever i ett extremt salta miljöer, en så kallad extremofil. Just den här bakterien har hittats i sjön Mono Lake i Kalifornien. Denna avloppslösa sjö är inte bara väldigt salt (ungefär dubbelt mot världshaven) utan den är också känd för att innehålla höga halter av grundämnet arsenik.  Som de flesta känner till så är arsenik väldigt giftigt. Anledningen till det är, som i många andra fall, att arsenik liknar ett annat ämne som är livsviktigt i kroppen. I detta fall är det fosfor. Arsenik och fosfor befinner sig nära varandra i det periodiska systemet och har liknande kemiska egenskaper. Men om vi och nästan alla andra varelser får i oss arsenik så är visserligen arsenik likt fosfor vilket gör att det börjar konkurrera med det det i våra celler, men det är inte tillräckligt likt för att ge riktig funktionalitet. Resultatet blir istället stark giftverkan.

Bakterien GFAJ-1 är inte unik med att överleva i arsenikrika miljöer. Det finns en del andra bakterier som klarar det och en del kan till och med använda arsenikföreningar i sin ämnesomsättning, alltså som en slags föda. Men det som är helt unikt i GFAJ-1 är att den som hittills enda levande varelse åtminstone delvis kan ersätta fosfor i exempelvis DNA med arsenik.

Detta genererar stort intresse bland astrobiologerna, de som letar efter spår av liv i rymden. Eftersom allt jordliv är besläktat och likartat uppbyggt så känns det lite fantasilöst vilket gör att det är svårt att föreställa sig hur liv skulle kunna vara på andra världar. Men om det finns åtminstone en sorts bakterie även på jorden som klarar sig (till stor del, åtminstone) utan ett normalt livsviktigt ämne som fosfor så är detta mycket intressant. Kanske finns det bakterier med än mer exotiska egenskaper?

Det är viktigt att vara klar över att ingen tror att GFAJ-1 representerar något riktigt exotiskt liv. Istället är det klart att den har från mer normala former anpassat sig till den väldigt extrema miljön i Mono Lake (och kanske på andra platser).

Naturligtvis finns det många som tvivlar på att dessa resultat är korrekta. Hur vet man att exempelvis DNA:t faktiskt har arsenik som byggelement inne i spiralen? Ja, detta är förstås inte lätt att helt säkert fastställa. Författarna har använt en rad avancerade analysmetoder på innovativa sätt. Exempel på det är ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectroscopy), NanoSIMS (high resolution ion mass spectroscopy) , µEXAFS (Micro extended X-ray absorption fine structure), och µXANES (Micro X-ray absorption near edge spectroscopy) för att nämna några. Samtidigt har de förstås på vanligt sätt jobbat i mycket rena miljöer och haft ett antal olika prover att jämföra med samt givetrvis även kontrollprover. En del har alltså haft hög arsenikhalt men låg fosforhalt och andra har haft tvärtom. Elektronmikroskopbilder visar intressant nog att bakterierna ser annorlunda ut med höga arsenikhalter. De växer och förökar sig i den  arsenikrika fasen men mår ännu bättre då det faktiskt finns fosfor.  Med de avancerade analysmetoderna har de visat att arsenikatomerna finns precis där man skulle vänta sig om de som förmodat faktiskt ingår i de olika livsmolekylerna. Men ännu bättre bevis krävs för att övertyga alla.

Detta är hursomhelst en mycket spännande upptäckt som säkert har sporrat många forskargrupper att leta efter mer exotiskt liv mitt ibland oss. Slutligen är det intressant att spekulera kring livet i Mono Lake. Denna sjö är alls inte steril som man kunde tro utan huserar en speciell sorts saltsjöräka som är mycket populär bland fåglar. Även människor, indianer, har tydligen levt nära sjön och historiskt livnärt sig på fluglarver(!) Man kan fråga sig vilken inverkan denna starkt arsenikrika sjö har haft på sin omvärld och hur naturen har kunnat klara den giftiga arseniken så väl.

Det här inlägget postades i Mikroorganismer. Bokmärk permalänken.

Lämna ett svar

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

*

Följande HTML-taggar och attribut är tillåtna: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>