Астробиологии обнаружили в соленом озере в Калифорнии бактерии, которые способны использовать ядовитый мышьяк вместо фосфора, «встраивая» его даже в молекулы ДНК, это открытие может привести к пересмотру самих понятий «жизнь» и «живое» и расширить поле для поисков внеземной жизни, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

Жизнь всех живых существ на Земле – от бактерий до слонов – зависит от шести химических элементов: кислорода, углерода, водорода, азота, фосфора и серы. Другие элементы, в частности металлы, присутствуют в живых организмах в следовых количествах, хотя могут играть критически важную роль.

Фото: Reuters

Биологам иногда сталкиваются с тем, что элементы второго ряда «подменяют» друг друга. Так, например, у некоторых моллюсков роль переносчика кислорода в крови играет не железо, а медь. Однако ранее ученым не было известно случаев, когда происходила бы замена одного из шести главных элементов – они представляют собой основу жизни, из них состоят все органические молекулы, в том числе белки, липиды, молекулы ДНК и РНК.

Авторы исследования, Фелиса Вольф-Саймон (Felisa Wolfe-Simon) из астробиологического подразделения НАСА и ее коллеги, впервые представили доказательства того, что один из этих ключевых элементов – фосфор – может заменяться мышьяком по крайней мере у одного вида бактерий, обнаруженных ими в соленом озере на востоке Калифорнии.

Фосфор в форме фосфатов (солей фосфорной кислоты) образует основу нитей молекул ДНК и РНК, а также входит в состав «топлива» для живых организмов – аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

Мышьяк находится точно под фосфором в таблице Менделеева и очень похож на него по своим физико-химическим свойствам. Именно это сходство обуславливает его токсичность – организм не может отличить мышьяк от фосфора и «пропускает» его в процессы обмена веществ.

Фото: Reuters

Вольф-Саймон и ее коллеги изучали обитателей калифорнийского озера Моно, вода которого отличается высоким содержанием щелочей и солей, в том числе высокой концентрацией солей мышьяка.

Исследователи выращивали микроорганизмы, найденные в донных отложениях этого озера в специально подготовленной среде, в которой были все необходимые питательные вещества, но полностью отсутствовал фосфор. Кроме того, ученые постоянно «переселяли» бактерии в среду со все более высокой концентрацией мышьяка, чтобы заставить их использовать его вместо фосфора.

Авторы исследования полагали, что вскоре все микроорганизмы в этой среде погибнут. Однако через некоторое время они обнаружили в экспериментальной среде вполне жизнеспособные организмы.

Исследование этой бактерии из семейства Halomonadaceae, получившей обозначение GFAJ-1, с помощью методов масс-спектрометрии показало, что мышьяк заменил фосфор в ДНК и других жизненно важных молекулах.

Таким образом впервые удалось обнаружить живой организм, в котором произошла замена одного из считавшихся абсолютно незаменимых «кирпичиков» жизни, что значительно расширяет рамки «дозволенного» для живых существ.

Отметим, что российские ученые отнеслись к открытию американских коллег с определенной долей скепсиса.

«Это очередная надуманная „сенсация“. Я к заявлению НАСА отношусь так, что это ни на чем не основывающееся преждевременное заключение. Никакого инопланетного характера в этой бактерии нет», – заявила «Интерфаксу-АВН» в пятницу заведующая лабораторией Института медико-биологических исследований (ИМБП) РАН Наталья Новикова.

По ее словам, приписываемое бактерии внеземное происхождение надумано.

«На Земле существуют самые разные бактерии, которые могут расти и развиваться в самых экстремальных условиях. Могут и цианистый калий утилизировать. Они разные, усваивают разные вещества. До сих пор существуют тысячи неоткрытых видов. А это всего лишь открытие нового вида бактерий», – сказала собеседница агентства.

Российский ученый напомнила, что бактерии могут существовать водных контурах ядерного реактора, где высокий уровень радиации, при значительных минусовых температурах в Антарктиде, по условиям близким к тем, что существуют на Марсе.

Говоря о том, чем могут питаться бактерии, Новикова сказала, что в природе нет ни одного материала, который при подходящих условиях не мог бы быть переработан бактериями.

Она также напомнила об одной из предыдущих «сенсаций» НАСА, когда в 1970-х годах американские ученые обнаружили на возвращаемой капсуле «Аполлона», вернувшегося с Луны, живую бактерию. В итоге оказалось, что это земная бактерия.