Arzénkedvelő baktérium segítheti a földön kívüli élet kutatását

Megtalálták az első olyan organizmust, amely képes az élethez létfontosságú, hat kémiai elem egyikét mással helyettesíteni.

Az egyik kaliforniai tóban talált baktérium a foszfor helyett a rendszerint mérgező arzént alkalmazza. A Science tudományos folyóiratban részletezett tanulmány súlyt ad azon hosszú ideje fennálló elméleteknek, amelyek szerint a más bolygókon lévő élet talán radikálisan eltérő kémiai összetétellel rendelkezik.

Az „extremofil” baktériumokat Kalifornia keleti részén, egy sós tóban találták meg. Míg baktériumok igen zord környezetekben találhatók meg, és olyasmit is el tudnak fogyasztani, amely más létformák számára mérgező, e baktériumtörzs gyakorlatilag sejtgépezetébe építette be az arzént. Mostanáig azon elmélet élt, miszerint a földi életnek legalább hat elemet – szenet, hidrogént, oxigént, nitrogént, ként és foszfort – kell tartalmaznia. Eddig nem találtak olyan példát, amely megszegné a biokémia ezen aranyszabályát.

Azonban az asztrobiológia – az élet utáni kutatás a kozmosz egyéb részeiben – iránt érdeklődők hosszú ideje azzal érvelnek, hogy az idegen élet talán teljesen eltérő szabályok szerint épül fel. Például, az asztrobiológusok azt sugallták, hogy a mindenütt jelen lévő víz helyett – amely az élet olyan nagy részét alkotja – a földön kívüli élet akár ammóniából is állhat. Az ezen elméleteket alátámasztó egyik módszer, hogy itt a Földön keressenek példákat az olyan létformákra, amelyek megszegik a biokémia „aranyszabályait”, azaz olyan életet találjunk, amely sajátunktól eltérően fejlődött ki.

Felisa Wolfe-Simon, Paul Davies és Ariel Anbar amerikai kutatók együttműködése az új tanulmányban az általunk ismert élet alternatív sémáját sugallja, melyben az általában mérgező arzén (különösen az arzenátok néven ismert kémiai csoportok) a foszfor és a foszfátok helyett működhet. „Nemcsak azt hipotetizáltuk, hogy a mai ismeretekkel analóg biokémiai rendszerek az arzenátot a foszfát biológiai szerepével megegyezően használhatják” – mondja Dr. Wolfe-Simon – „hanem azt is, hogy az ilyen organizmusok kifejlődhettek az ősi Földön, és szokatlan környezetekben ma is fennmaradhattak.”

Az ötlet teszteléséhez, a három szerző számos kutatóval állt össze, és megkezdte a kaliforniai Mono-tóban élő baktériumok vizsgálatát. Ez a tó arzénban gazdag vízzel rendelkezik. A kutatók a baktériumokat laboratóriumban, egyre növekvő arzénkoncentrációknak tették ki, és – meglepetésükre – kiderült, hogy a mikrobák végül teljesen felvették az elemet, sőt be is építették azon foszfátcsoportokba, melyek DNS-ükhez kötődnek. A kutatás során kiderült, hogy a baktérium leginkább a foszfor környezetben virágzik fel. „Eredményeink arra emlékeztetnek, hogy az általunk ismert élet sokkal rugalmasabb lehet, mint általában feltételezzük vagy elképzeljük” – mondja Dr. Wolfe-Simon.

A felfedezés azt mutatja, hogy más bolygókörnyezetekben az élőlények talán egyéb elemeket használhatnak biokémiájuk működtetéséhez, és az elemek „sztenderd” összetétele, mely szerintünk szükséges az élethez, talán nem is annyira rögzült – mondja Charles Cockell, a brit Open University Bolygó- és Űrtudományi Kutatóintézetének professzora, aki nem vett részt a vizsgálatban. Elmondása szerint a tanulmány újdonság, „mivel azt mutatja, hogy az egyik elemet egy másik helyettesítheti az alapvető biokémiában és biokémiai struktúrában.”

Az arzén és a foszfor kémiailag hasonlóak, így a kutatók azon gondolkodtak, hogy – a mikrobát mindkét anyagnak kitéve – talán azok helyettesíthetik egymást. Anbar szerint az arzén főleg azért mérgező, mert kémiai viselkedése annyira hasonlít a foszforéhoz. Ennek eredményeképpen, az élőlények nem könnyen különböztetik meg őket. „Ám az arzén eléggé eltérő ahhoz, hogy ne működjön olyan jól, mint a foszfor, így bejut a szervezetbe, és eldugítja biokémiai gépezetünk működését.”

Bár a mikroba jobban növekszik foszforon, ám annak kimutatása, hogy arzénnal is képes életben maradni, növeli annak lehetőségét, hogy az arzént alkalmazó létforma talán természetes módon is előfordulhat, akár a Földön, akár egy másik bolygón, vagy holdon, ahol az arzén még elterjedtebb.

Jamie S. Foster, floridai mikrobiológus docens szerint, az elmélet miszerint az arzén helyettesítheti a foszfort, nem új, ám eddig soha nem találtak példát a működésére. Elmondása szerint a Föld korai időszakaiban az arzén sokkal mindennaposabbnak számított, így a kutatók már gondolkodtak azon, hogy a korai létformák talán alkalmazták.

(hirado.hu/BBC/AP)