Gammapróteobaktería og sameiginlegur forföður

VIÐBÓT - síðan þessi grein var skrifuð hefur komið í ljós að niðurstöðurnar er ekki mjög áreiðanlegar. Lesist með varúð, sjá umræðu og tengla neðst.

------------------------

Í mörgum ættum finnast hörkutól, sem synda á hverjum degi út í Viðey með ískáp á bakinu, bryðja rauðvínsglös, nota yakuxaþvag sem munnskol og fara með kærustuna í Smáralind á útborgunardaginn.

Meðal baktería finnast mörg slík hörkutól. Í sumum bakteríuættum finnast gerlar sem lifa á brennisteinsvetni á mörg þúsund metra dýpi, á meðan aðrar tegundir dafna í 100 gráðu heitum hver, við frostmark undir ís á suðurskautinu eða í baneitruðu affalli koparnáma. Slíkar bakteríur eru kallaðar extremophiles upp á engilsaxnesku, og þekkjast sem hitakærar, ofurhitakærar, kuldakærar á íslensku eftir atvikum (sjá vísindavefinn).

Felise Wolfe-Simon og félagar hafa verið að rannsaka líf í Mono vatni í Kaliforníu, sem er tvisvar sinnum* saltara en sjórinn og með umtalsverðan styrk af arseniki. Arsenik er þekkt sem eitur, þótt vitanlega séu til einstaklingar sem hafna þeirri kenningu og lýsa sig sem arsenik-efasemdamenn eða fylgismenn vitrænnar-arsenik-hönnunar (og sjá trúar sinnar vegna ekkert slæmt við frumefnið). Arsenik er í alvörunni hættulegt vegna þess að það getur komið í stað fosfórs í byggingareiningum frumunar. Flestar lífverur þola ekki arsenik, líklega vegna þess að einhverjar stórsameindir aflagast eða hætta að virka þegar arsenik-berandi byggingareiningar koma í stað hefðbundinna fosfórs-berandi byggingareininga. Í frumunni er fosfór notaður í margar stórsameindir - sú frægasta er örugglega DNAið, en burðarsúlur DNA gormsins innihalda einmitt fosfór.

Rannsóknin sem kynnt var á fréttamannafundi í gær sýnir að undantekningar eru til frá þessari reglu. Wolfe-Simon og félagar fundu bakteríu (af ætt Gammapróteóbaktería) sem getur skipt fósfór út fyrir arsenik (allavega að einhverju leyti). Vísindamennirnir sýndu að stofnar sem fengu bara arsenik en ekki fosfat gátu lifað og fjölgað sér. Þeir sýndu líka arsenikið innlimast í stórsameindir í frumunum, prótín, fitur og DNAið sjálft. Að auki sáust í frumunum stórar blöðrur, sem innihalda arsenik efnasambönd. Þessi bakteríustofn er því dæmi um eitt mesta hörkutól lífheimsins, en ekki er ástæða til að álykta að "að lífið hafi ekki þróast frá einum sameiginlegum forföður." (eins og stendur í frétt mbl.is). Sbr. New York Times:

Gerald Joyce, a chemist and molecular biologist at the Scripps Research Institute in La Jolla, Calif., said the work “shows in principle that you could have a different form of life,” but noted that even these bacteria are affixed to the same tree of life as the rest of us, like the extremophiles that exist in ocean vents. 

Athuga bera að það er ekki eins og arsenikið komi alveg í staðinn fyrir fosfórinn. Bakterían vex hraðar þegar hún fær fósfór í matinn í stað arseniks. Það verður gaman að vita hvort hún komist af á arseniki einu saman. Mér þykir það ólíklegt. Við erum að horfa á hetju að bryðja rauðvínsglas ekki Yoda.

----------------------

VIÐBÓT NÓVEMBER 2012.

Hans G. Þormar skrifaði grein í Fréttablaðið (svona vinna vísindin) og benti á að fjölmargar athugasemdir hafa verið gerðar við þessa rannsókn, og allavega ein önnur rannsókn gengur í berhhögg við hana (Reaves ML, et al. Absence of Detectable Arsenate in DNA from Arsenate-Grown GFAJ-1 Cells. Science. 2012;337(6093):470-3.).

Sjá upprunalega ágripið og tengla á athugasemdir t.d. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21127214

 --------------

Ítarefni

A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus Felisa Wolfe-Simon o.fl. Science DOI: 10.1126/science.1197258

PZ Myers It's not an arsenic-based life form

NY Times. Dennis Overbye Microbe Finds Arsenic Tasty; Redefines Life

Leiðrétting.

Í fyrstu útgáfu stóð helmingi saltara en sjórinn, rétt er að vatnið er tvisvar sinnum saltara en sjórinn. Þorvaldi er þökkuð ábendingin.

Áður óþekkt lífgerð fundin

Arfleifð Darwin: Uppruni lífsins

Það er allt að verða vitlaust í vísindabloggheimum út af tilkynningu NASA um fréttamannafundinn í kvöld, um merka uppgötvun í stjarnlíffræði.

Lykilvísindamaðurinn í hópnum Felisa Wolfe-Simon (einnig kölluð járn Lísa www.ironlisa.com) hefur verið að rannsaka lífverur í umhverfi sem er ríkt af Arseniki. Arsenik og fósfór eru með svipaða byggingareiginleika, og sú tilgáta hefur verið sett fram að arsenik geti verið staðgengill fosfórs í DNA og öðrum stórsameindum frumna. Þær frumur væru þá annað hvort gamall meiður á tré lífsins á jörðinni eða af óskyldum uppruna. 

Ef orðrómurinn er réttur og fundist hefur lífvera sem nýtir sér arsenik í stað fosfórs gerir það okkur kleift að skilgreina betur grundvallareiginleika lífvera. Nota allar lífverur sambærileg kerfi, eða komast þær af með ólík kerfi? Þróast sama erfðatáknmál oft eða er erfðatáknmál lífveru af óskyldum uppruna allt öðru vísi en það sem við þekkjum? (erfðatáknmálið er það sama í öllum ÞEKKTUM lífverum á jörðinni.)

Stjörnufræðivefurinn fylgist með málinu - vaktið færslurnar þeirra eftir fremsta megni.

Ég vildi bara benda fólki á að Guðmundur Eggertsson, prófessor emeritus í erfðafræði við HÍ hefur skrifað heilmikið um uppruna lífs á Íslensku. Hann skrifaði bókina Leitin af uppruna lífs: líf á jörð, líf í alheimi og kafla í bókina Arfleifð Darwins (sjá einnig fésbók). Hann tekur reyndar ekki fyrir hugmyndir Felisu Wolfe-Simon, en ræðir víðtækar kenningar um hvort að efnaskipti eða eftirmyndun hafi verið fyrstu skrefin við uppruna lífsins. Úr kafla hans:

 

Þótt ýmsar snjallar hugmyndir um uppruna lífsins á jörðinni hafi komið fram fer því augljóslega fjarri að gátan hafi verið leyst. Færustu vísindamönnum ber heldur ekki saman um hver af hugsanlegum leiðum til lífs sé líklegust eða við hvaða skilyrði líf hafi kviknað. Vandi upprunans er miklu meiri en menn grunaði meðan þekking á innviðum lifandi frumu var enn takmörkuð. Gjáin milli hins lifandi og hins lífvana er dýpri en menn höfðu getað gert sér í hugarlund.

Þegar upprunans er leitað er eðlilegt að vísindamenn reyni að átta sig sem best á eðli lífsins. Eins og rakið hefur verið hér að framan eru afar sterk rök fyrir því að allt líf jarðar sé af sömu rót og við þekkjum ekkert annað líf til að bera það saman við. Allar líkur verður að telja á því að líf sem kviknað hefði óháð okkar þekkta lífi væri í ýmsum atriðum frábrugðið því. Hugsanlegt er að fleiri og e.t.v. mjög ólíkar tilraunir til lífs hafi „verið reyndar“ í árdaga, en lítil von er til að merki um þær eigi eftir að finnast. Skyldu t.d. hafa verið til lífvísar sem tóku D-amínósýrur fram yfir L-amínósýrur? Leitað hefur verið að örverum sem það gera, en hingað til án árangurs.¹ Helsta vonin til að finna annars konar líf er bundin öðrum plánetum eða tunglum þeirra. Fyrst um sinn verða menn að láta sér nægja plánetur sólkerfisins og er langmest von til að líf gæti leynst á Mars. Það væri mikill fengur ef líf fyndist þar, sérstaklega ef það væri ótvírætt af öðrum uppruna en líf jarðar. Slíkur fundur mundi ekki einungis auka skilning á lífinu, heldur mætti af honum álykta að kviknun lífs sé ekki nauðasjaldgæfur atburður, heldur sé líklegt að líf sé til víðs vegar um alheim.

Meðan við höfum hvorki framandi líf í höndum né neinn skilning á því hvernig líf kviknaði á jörðinni hlýtur að ríkja alger óvissa um það hversu líklegur atburður kviknun lífs er eða hefur verið í árdaga. 

1 Davies og Lineweaver 2005.

Tengist arsenik uppruna lífsins?