9. 12. 2010 | Mladina 49 | Družba
Nova bakterija
Ne glede na medijsko pozornost Nasino odkritje za zdaj še ni spremenilo našega razumevanja življenja
Pet minut slave si je prejšnji teden prislužila bakterija, ki naj bi za enega od gradnikov svojega življenja uporabljala sicer strupeni arzen. Kot je sporočila ameriška vesoljska agencija Nasa, gre za odkritje, ki bo spremenilo iskanje življenja na drugih planetih.
Nobeden od živih organizmov na Zemlji naj namreč po veljavnem prepričanju ne bi mogel preživeti brez šestih osnovnih elementov - kisika, ogljika, vodika, dušika, žvepla in fosforja. Bakterija, poimenovana GFAJ-1, naj bi bila prva odkrita izjema, ki potrjuje pravilo. V njenih ključnih biomolekulah, potrebnih za delovanje celice, naj bi fosfor nadomestil arzen.
Geomikrobiologinja dr. Felisa Wolfe Simon je bakterijo, ki naj bi bila sposobna preživeti sicer smrtonosno zamenjavo, odkrila v blatu jezera Mono na vzhodu Kalifornije, kjer so koncentracije arzena, ki se spira s kamnin v bližnjih hribih, zelo visoke. Želela je preveriti hipotezo, da se nekateri organizmi lahko z arzenom bogatemu okolju tako prilagodijo, da začnejo arzen uporabljati kot svoj gradnik. Vzorcu blata, v katerem so bile številne vrste bakterij, je začela postopoma dodajati arzen oziroma njegovo spojino arzenat, odpovedala pa se je dodajanju fosforja oziroma fosfata, ki ga po navadi uporabljajo za gojenje bakterijskih kultur. Po vsakem dodanem odmerku arzenata je še živeče bakterije prenesla v novo posodo in s tem postopoma koncentracijo fosforja, ki je obstajala v izvirnem vzorcu, toliko zmanjšala, da bi ga bilo premalo za preživetje bakterij. Wolfe Simonova pravi, da ni pričakovala nobenih preživelih, zato je bila toliko bolj navdušena, ko je ena vrsta bakterij še vedno pridno rasla. Gre za doslej neodkrito bakterijo iz družine Halomonadaceae. Uvedla je še dve kontrolni gojišči. Enemu so, kot je sicer v navadi, dodajali fosfor - in bakterije so rasle precej hitreje. Drugemu pa so odrekli oba, fosfor in arzen, in bakterije niso preživele.
Wolfe Simonova je morala nato s sodelavci potrditi, da bakterije, ki so jim odrekli fosfor, arzen dejansko vgrajujejo v svoje biomolekule. Z različnimi tehnikami jim je uspelo pokazati, da je bil arzen v večini celičnih gradnikov, tudi v DNK. Za nekatere znanstvenike je to že dokaz, da je treba na novo napisati šolske učbenike, drugi pa so precej bolj skeptični. Vsi se strinjajo, da bo potrebnega še veliko dodatnega dela za dokončno potrditev hipoteze o življenju brez fosforja.
Treba se je zavedati, da nihče ne trdi, da bakterija GFAJ-1 raje uporablja arzen namesto fosforja. Njeno naravno okolje je bogato z obema elementoma in njena rast je precej hitrejša, ko je koncentracija fosforja v njenem okolju višja. Za Wolfe Simonovo pa je bakterija dokaz, da življenjske oblike, ki lahko preživijo brez fosforja, obstajajo, samo poiskati jih je treba. Hkrati je za astrobiologe to dokaz, da bi se lahko zunajzemeljsko življenje razvilo tudi na precej drugačni osnovi od tiste, ki jo poznamo mi, to pa naj bi razširilo spekter iskanja življenja na drugih planetih; med obetavnimi kandidati v našem osončju omenjajo Jupitrovo luno Titan.
Dr. Marko Dolinar z ljubljanske Fakultete za kemijo in kemijsko tehnologijo je glede odkritja zadržan. »Vsekakor gre za zanimivo odkritje, ne bi pa rekel, da pomeni kako revolucijo v dojemanju življenja.« Če se bo res izkazalo, da je arzen vgrajen na mesta, ki jih sicer v bioloških molekulah zaseda fosfor, potem je to zanj z biokemijskega vidika sicer pomembno, ne pa nujno tudi prelomno za razumevanje življenja, saj sta si kemijsko gledano elementa vendarle precej podobna. Arzen je v periodnem sistemu elementov tik pod fosforjem. Kot opozarja, je vloga fosforja v celici zgolj strukturna, pri prenosu genske informacije pa nima izrazito pomembne funkcije. »Vsekakor v mikrobnem svetu pričakujemo dokaj hitro prilagajanje spremembam v okolju, in če neki organizem že tisoče let živi v nekem posebnem okolju, je pričakovano, da bo svojo presnovo prilagodil tem posebnim razmeram.« Pač učbeniška naravna selekcija.
Kar se tiče morebitnih posledic odkritja za iskanje zunajzemeljskih življenjskih oblik, pa je Dolinar še posebej skeptičen. »Astrobiologi so verjetno vendarle že doslej gledali širše, kot zdaj govorijo; vsaj jaz bi na njihovem mestu. Če iščemo oblike življenja zunaj Zemlje, moramo biti sposobni razmišljati širše kot skozi očala našega planeta. Kdor ni sposoben gledati prek zamenjav nekaterih atomov v kompleksnih molekulah, ni pravi človek za iskalca drugačnih oblik življenja.«
Dr. Romana Jerale s Kemijskega inštituta pa rezultati raziskave niso niti malo prepričali. Trditve v članku in številni navdušeni komentarji so zanj tako pretirani, da sploh ne želi izgubljati časa z razpravljanjem o znanstvenih posledicah življenja brez fosforja. »Zagotovo ne gre za novo obliko življenja, kot so poročali nekateri komentarji. Bakterije, opisane v članku, so že dolgo znane in v naravi obstajajo številni neposredni sorodniki te vrste bakterij. Če bi šlo za korenito drugačno obliko življenja, bi pričakovali, da bi imele bakterije precej drugačen genski zapis od drugih. To nakazuje, da gre za manjšo spremembo, specializacijo na neko okolje z visoko vsebnostjo arzena.« Znanstveni članek, ki je bil objavljen na spletni strani revije Science, je po njegovem mnenju poln lukenj, opiše pa zgolj prilagoditev bakterij na okolje z visoko koncentracijo arzena. A najpomembnejše šele pride. Čeprav mediji tega niso veliko omenjali, je v izvirnem znanstvenem članku zapisano, da so bakterije kljub vsemu dodajanju arzena še vedno vsebovale tudi majhne količine fosforja, ki naj bi izviral iz nečistoč v dodajanem reagentu. »To, da bakterije niso rasle brez dodatka arzena, kaže, da so prav prek nečistoč z arzenom v gojišče dodali dovolj fosforja za rast,« je drugačnega mnenja Jerala. Torej gre za slabo zasnovan eksperiment in napačno razlago pridobljenih podatkov. »Moja razlaga je, da imajo opisane bakterije sistem, s katerim ločujejo fosfate od arzenatov in arzenate odlagajo v vakuole, fosfate pa uporabijo za gradnjo običajnih bioloških gradnikov.« Vakuole so celični organeli, ki jih celice med drugim uporabljajo za izolacijo škodljivih snovi, zato je razlaga logična. Dejansko tudi Wolfe Simonova v članku omenja povečano prostornino bakterij v arzenovem okolju in jo špekulativno pripiše »velikim, vakuolam podobnim regijam v celicah«, a se v razlago tega pojava ne spušča. Dokler kdo ne dokaže nasprotnega, torej še vedno ostajamo v doslej znanih naravnih okvirih.
Laično občinstvo je bilo verjetno ra-zočarano že, ko je izvedelo, da Nasa ni odkrila zunajzemeljskega življenja. Mediji, ki so ustvarili navdušenje nad skorajšnjo objavo odkritja E. T.-jev, pa so morali nazadnje poročati o odkritju zanimive bakterije v blatu kalifornijskega jezera, o katerem bi navadno lahko brali izključno v znanstveno usmerjenih revijah. Mlada znanstvenica Felisa Wolfe Simon je po njihovi zaslugi postala zvezda, ki zdaj končno ne bo več imela težav z iskanjem redne zaposlitve. Kot je poročal časnik Wall Street Journal, je ime bakterije GFAJ pravzaprav kratica za »Give Felisa a Job« (dajte Felisi službo), s katero so povzete vse težave, ki jih je imela s financiranjem svojih raziskav, preden je dejansko prišla do pomembnega odkritja.
Zakup člankov
Celoten članek je na voljo le naročnikom. Če želite zakupiti članek, je cena 4,2 EUR. S tem nakupom si zagotovite tudi enotedenski dostop do vseh ostalih zaklenjenih vsebin. Kako do tedenskega zakupa?
Pisma bralcev pošljite na naslov pisma@mladina.si. Minimalni pogoj za objavo je podpis z imenom in priimkom ter naslov. Slednji ne bo javno objavljen.