Hidup sangat membenci Arsenik, Bahkan Di Extremis

Studi lain melemparkan keraguan pada arsenik kehidupan temuan terkenal, menunjukkan bakteri sebenarnya meraih fosfor di mana pun dapat ditemukan

Sunrise pada Danau dunia lain Sunrise di Danau Mono di California bagian timur, dibatasi ke barat oleh Pegunungan Sierra Nevada. Ini danau alkali kuno dikenal karena formasi tufa biasa naik dari permukaan air, serta untuk hypersalinity dan konsentrasi tinggi dari arsenik. melalui Sains / © 2010 Henry Bortman

Sebuah struktur kimia indah rinci memungkinkan mikroba untuk selektif memilih fosfor menguntungkan lebih beracun arsenik nya, sepupu, bahkan ketika kimia berbahaya jauh melebihi yang penting. Sebuah metode unik ikatan kimia membantu fosfat-mengikat protein bakteri mengendus fosfor, menurut para peneliti di Israel, Perancis dan Swiss. Ini belum lagi dalam serangkaian makalah menanggapi klaim bahwa bakteri dapat hidup di arsenik.

Pada akhir tahun 2010, NASA mengumumkan bahwa strain baru dipelajari dari bakteri dari arsenik kaya California danau bisa bertukar arsenik untuk fosfor dalam DNA-nya, ATP dan biomolekul lainnya. Itu cepat dikritik karena berbagai alasan, terutama karena hidup tidak pernah terbukti untuk bertahan hidup tanpa fosfor. Felisa Wolfe-Simon , penulis utama studi itu kini terkenal, menyatakan bahwa bakteri - disebut GFAJ-1 - tidak hanya itu , hidup dengan arsenik sebagai pengganti fosfor.

Dalam dua tahun berikutnya, beberapa makalah telah diterbitkan yang meragukan temuan asli. Tapi itu tidak pernah jelas bagaimana bakteri akan dapat memberitahu molekul hampir identik terpisah. Mikael Elias dan Alon Wellner dari Weizmann Institute of Science di Israel bertujuan untuk mencari tahu ini.

Mereka mempelajari periplasmic fosfat-mengikat protein, yang terlibat dalam penyerapan fosfor ke dalam sel bakteri. Mereka mempelajari analog dari GFAJ-1 di laboratorium dan tahu bahwa hal itu, bersama dengan beberapa jenis bakteri lainnya, mampu membedakan apa fosfat dan apa yang arsenate, selektif mengikat fosfat. PBPs mereka dapat mendeteksi sangat kecil - hanya 4 persen - perbedaan dalam radius termokimia antara dua molekul, berkat reaksi dikenakan pada ikatan hidrogen dalam protein

"Oleh karena itu PBPs tampaknya telah berevolusi modus unik mengikat yang mampu membedakan antara fosfat yang sangat mirip dan arsenat," tulis para penulis.

Tampaknya banyak mikroba dapat melakukan hal ini, tapi GFAJ-1 dapat benar-benar melakukannya, penggalian fosfat pada arsenate-to-fosfat rasio yang lebih dari 3.000 kali lipat lebih tinggi daripada yang diamati di Danau Mono, di mana ia ditemukan. Ini reaksi terhadap tekanan evolusi menunjukkan bahwa paling halus perubahan biokimia dapat membuat perbedaan. Para penulis mengakui bahwa asal ini selektivitas fosfat tinggi masih belum diketahui.

Untuk bagiannya, Wolfe-Simon mengatakan hasil mewakili jenis "penelitian hati-hati dan menarik yang membantu masyarakat."

"Mereka telah membantu kita memahami diskriminasi tingkat molekul antara arsenate dan fosfat di GFAJ-1 dan mikroba lainnya. Kami setuju, hubungan ekologi dan perbedaan dalam hubungan filogenetik antara PBP dua itu cukup menarik, "katanya dalam sebuah email kepada PopSci.

Tapi dia mengatakan bahwa penelitian, seperti orang lain sebelum itu, masih tidak menjawab pertanyaan yang diajukan oleh karyanya: bahwa arsenat intraseluler. "Kami sangat antusias untuk melihat ini dan penelitian lain terus menjawab pertanyaan mengenai fosfat dan arsenat, terutama di mana dalam sel arsenate tersebut berada," tulisnya.

Makalah ini muncul dalam edisi online awal Nature