Повратни удар из папира „арсенски живот“ који је објављен 2. децембра још увек траје. Неке критике су се односиле на науку, док се много више критика односи на покривање вести и на то како је НАСА увела или „задиркивала“ јавност вестима, користећи речи „астробиологија“ и „ванземаљски живот“ у својим најава предстојеће конференције за штампу. Данас је, на конференцији Америчке геофизичке уније, један од тимских научника, Рон Оремланд, расправљао о испадању из вести, а ускоро ћу да вам пружим преглед. Отприлике у исто време, научни тим је објавио изјаву и нека често постављана питања о научном документу. Испод је изјава и информације које је пружио научни тим.
Одговор на питања у вези са научним чланом, „Бактерија која се може развити употребом арсена уместо фосфора“
-Код 16. децембра 2010.
Истраживачки чланак објављен 2. децембра 2010. године у часопису Сциенце дао је неколико доказа, колективно сугеришући да бактерија изолована из калифорнијског Моно језера може заменити арсен за мали проценат фосфора и одржати његов раст.
Овај налаз је био изненађујући јер шест елемената - угљеник, кисеоник, водоник, азот, сумпор и фосфор - чине већину органских молекула у живој материји, укључујући нуклеинске киселине, протеине и липиде. Научници који нису повезани са истраживачким тимом су стога поставили одговарајуће захтјевна питања о истраживању.
Кључна сврха научног објављивања јесте унапређивање науке презентовањем занимљивих података и предлагањем тестирајућих хипотеза. Разумљиво је да, најнеобичнији налази имају тенденцију да генеришу најинтензивнији одговор и проверу научне заједнице. Одговори након објављивања оригиналних истраживања и напори за тестирање и копирање резултата, посебно у случајевима неочекиваних налаза, су суштински механизам за унапређивање научних сазнања.
Научници су сада добили бројне техничке коментаре и писма у одговору на чланак „Бактерија која се може развити коришћењем арсена уместо фосфора“, ауторке Фелисе Волфе-Симон и његових колега. Коментари и одговори биће подвргнути ревизији, а ми ћемо их објавити у будућем броју Сциенце.
У међувремену, у настојању да промовишу разумевање дела у јавности, истраживачки чланак и сродни вести доступни су за наредни месец бесплатно доступни јавности путем веб локације Сциенце. Чланке можете пронаћи на мрежи овде:
Тим Волфе-Симон, теоретизирајући да би можда неке бактерије могле да користе арсен или толеришу неку замену фосфора у органским молекулама, сакупљале су микробе из Моно језера богатог арсеном и потом их постепено одбацивале од фосфора, а нахрањивале их арсеном. Тим је известио да су предузели кораке да искључе било загађење фосфором. Закључили су да њихови докази сугерирају да је арсен заменио мали проценат фосфора у њиховој ДНК.
Аутори су описали различите врсте доказа, укључујући:
* Индуктивно повезана спектрометрија масе плазме.
Аутори су известили да су ови резултати открили да је арсен унутар бактеријских ћелија, што сугерише да није само контаминант залепљен у спољашњости ћелије;
* Радиоактивно обележавање арсена.
Тим Волфе-Симон рекао је да им ови докази омогућавају да примете нормално отровну супстанцу унутар фракција ћелија протеина, липида, нуклеинске киселине и метаболита, сугеришући да су оне узете у молекуле које формирају сваку фракцију.
* Секундарна јонска масна спектрометрија високе резолуције након одвајања од бактерија.
Аутори су известили да ови докази сугерирају да изолована ДНК и даље садржи арсен.
* Рендгенска анализа високог интензитета (синхротрона).
На основу тих доказа, аутори су закључили да арсен у бактеријама изгледа замењује фосфате у ДНК и другим молекулама.
Питања о налазима имају тенденцију да се фокусирају на то да ли је бактерија заиста уградила арсен у ДНК и да ли су микроби потпуно престали да троше фосфор. Док тим преферира да се бави питањима путем процеса рецензирања, Фелиса Волфе-Симон и Рон Оремланд су овде пружили неке додатне информације као јавни сервис и разјаснили своје податке и поступке. Наука наглашава да ти одговори нису рецензирани; пружају се у име аутора само као јавни информациони сервис, док се формално преиспитује њихове одговоре на коментаре упућене науци.
Прелиминарна питања и одговори
Питање: Неки људи постављају питање да ли је ДНК довољно очишћен вашом техником помоћу гел електрофорезе да би је одвојио од осталих молекула. Да ли сматрате да је то тачна брига?
Одговор:
Наш протокол за екстракцију и пречишћавање ДНК започиње са испраним ћелијама, табаним из медијума. Затим су подвргнути стандардном протоколу екстракције ДНК, који је обухватио више корака фенолоролороформа за уклањање нечистоћа, укључујући некорпораћени арсенат (Ас). Након тога, ДНК се електрофорезира, чиме се ДНК даље одваја од нечистоће. Било који остатак Ас из медијума био би уклоњен испирањем ћелија пре екстракције и подељењем у водену фазу током 3 фазе фенол: хлороформ у екстракцији. Ако би Ас био уграђен у липид или протеин, он би се поделио на фракције фенола, фенола: хлороформа или хлороформа. Поред тога, ДНК екстрахован на овај начин на другим узорцима је такође успешно коришћен у даљим анализама, укључујући ПЦР, за које је потребна веома прочишћена ДНК.
Арсен који мери НаноСИМС у гелској траци је у складу са нашим другим мерењима и још једном врстом доказа.
Наш радио-обележени експеримент са 73АсО43 показао је да је укупни радио-обележај повезан са ћелијском пелетом 11,0% ± 0,1% повезан са фракцијом ДНК / РНК. Ово указује да треба очекивати арсенат укупног базена повезаног са нуклеинским киселинама. Да бисмо протумачили ове податке, повезали смо нашу интерпретацију са нашим ЕКСАФС доказима који сугеришу да је унутарћелијски арсен као (В) везан за Ц и да није слободан у раствору као ион. Ово сугерише како је у стању, органски молекул са растојањима везе у складу са хемијским окружењем аналогним фосфатима (слике 3А, табела С3 дужине везе). Дајући потпору нашој интерпретацији претходне две анализе, користили смо трећу линију доказа из НаноСИМС-а, потпуно другачију технику од остале две. Проналазимо елементарни арсен (мерено НаноСИМС-ом) повезан са гел траком која је више од два пута већа од позадине у гелу. На основу горње расправе, не мислимо да је то оправдана брига.
Питање: Други су тврдили да би ДНК која је везана за арсенат требало брзо да се распадне када је изложена води. Можете ли то да решите?
Одговор:
Нисмо свесни нити једне студије која се бави арсенатом везаним у полиестерима дугог ланца или нуклеотидним ди- или три-естерима арсената, а које би биле директно релевантне за нашу студију. Објављена испитивања показала су да једноставни естери арсена имају много већу стопу хидролизе у односу на естере фосфата (1-3). До сада објављени експерименти посебно су проучавали измену или хидролизу алкил триестера арсената [Екн. 1] и алкилни ди-естери арсенита [екв. 2]:
ОА (ИЛИ) 3 + Х2О? ОА (ОХ) (ОР) 2+ РОХ [1]
ОА (ОХ) (ОР) 2 + Х2О? ОА (ОХ) 2 (ОР) + РОХ [2]
где је Р = метил, етил, н-пентил и изопропил. Референце 2 су показале да се стопа хидролизе ових једноставних алкилних пробара арсената смањује с повећањем дужине (сложености) угљеничног ланца (метил> етил> н-пентил> изопропил). Није урађен никакав рад на стопи хидролизе нуклеотида повезаних арсенатима или других биолошки релевантних остатака.
Ако је тренд хидролизне стопе пријављен у Реф. 2 наставља органске веће масе, као што су оне које се налазе у биомолекулама, могуће је да би биополимери повезани арсенатима могли бити отпорнији на хидролизу него што се раније мислило. Једињења малог модела истражена у литератури 1-3 су релативно флексибилни и лако могу усвојити идеалну геометрију воде за напад на арсено-естерску везу. Међутим, вероватно да ће арсенатни естри великих био-молекула бити стерицније ометани што доводи до спорих стопа хидролизе.
Ова врста стерицког ограничења брзине реакције представља широк распон стопа које се виде у понашању неких нуклеотида повезаних фосфатима. У малим рибозимима, фофодиестерске везе на месту катализе могу се хидролизовати у размаку од неколико десетина секунди (са хемијском брзином од 1 с-1). Ово повећање брзине постиже се оријентацијом везе за линијски напад нуклеофила (суседна 2 'хидроксилна група). Штавише, обрасци аутодеградације су у складу са специфичним саставом базе. С друге стране, стопе хидролизе фосфодиестерских веза у А дуплексима РНК су многоструко мање, јер ове везе не могу лако приступити геометрији која је потребна за хидролизу.
Стопе у ДНК могу бити много спорије од моделних једињења због геометријских ограничења која хеликса намећу на кичми.
Кинетика хидролизе биополимера везаних за арсенат очигледно је област у којој је оправдано више истраживања.
Питање: Да ли је могуће да су соли у медијима за раст обезбедиле довољно фосфора у траговима за одржавање бактерија?
Одговор:
Подаци и означавање узорака у Табели С1 изазвали су одређену збрку. Да разјаснимо, за сваки експеримент направљена је једна серија вештачке воде из Моно језера са следећом формулацијом: АМЛ60 соли, без П, без Ас, без глукозе, без витамина. Табела С1 приказује примере ИЦПМС мерења елементарног фосфора (~ 3 уМ) и арсената направљених на овој формулацији пре било ког даљњег додавања. Затим смо додали глукозу и витамине за сва три третмана и било за А + као третмане или П за + П третмане. П мерења извршена на медијуму након додавања сахарозе и витамина и после додавања Ас такође су била ~ 3 уМ у овој партији. Стога је било јасно да свака измерена нечистоћа П (~ 3 µМ, ово је велики распон) долази са главним солима и да сви експерименти садрже идентичну П позадину (укључујући било који П унесен са инокулацијом у култури).
У научном раду приказујемо податке из једног експеримента многих поновљених експеримената који не показују раст ћелија у медијуму без додавања арсената или фосфата (слика 1). Ови подаци јасно показују да сој ГФАЈ-1 није био у могућности да користи 3 уМ П да подржи даљи раст у одсуству арсената. Штавише, садржај интрацелуларног П одређен за ћелије које су одрасле + Ас / -П није био довољан да подржи пуни захтев П за ћелијску функцију.
Напомена о култивацији: Сви експерименти су започети са инокулом из одржаних + Ас / -П услова. Пре експеримената, ћелије су узгајане дуготрајно, током више генерација из једне колоније које су узгајане на чврстом медијуму без додатка фосфата. Пре тога, узгајани су као обогаћење за више од 10 трансфера и увек у нови медијум који је био + Ас / -П. Стога сматрамо да нема значајног преношења П. Ми такође тврдимо да не би било довољно ћелијског П да подржи додатни раст заснован на унутрашњем базену рециклирања П.
Питање: Да ли још нешто желите да јавност разуме о вашем истраживању или о научном процесу?
Одговор: За све нас, наш цео тим, то је било незамисливо. Ми смо група научника која су се окупила да би решили заиста занимљив проблем. Сви смо користили своје таленте, од техничке вештине до интелектуалне дискусије, да објективно утврдимо шта се тачно дешава у нашим експериментима. У новинама и штампи слободно смо признали да нас и читав низ других научника треба још много радити. На конференцији за штампу чак је био укључен и технички стручњак, др Стевен Беннер, који је изразио неке од брига на које смо горе одговорили. Део нашег разлога за приближавање овог рада заједници био је стварање интелектуалних и техничких веза за више сарадње како би се одговорило на многа одлазећа питања. Били смо транспарентни са својим подацима и показали смо сваки податак и занимљив резултат. Закључци нашег рада заснивају се на ономе што смо сматрали да је био најупечатљивији начин тумачења низа експеримената где ниједан појединачни експеримент не би могао да одговори на велико питање. "Да ли би микроба могла да користи арсен уместо фосфора да би одржао свој раст?" Најбоља наука отвара нова питања за нас као заједницу и подстиче интерес и машту опште јавности. Као комуникатори и представник науке, сматрамо да је подршка новим идејама с подацима пресудна, али и да би се генерирале нове идеје о којима ће други размишљати и донијети своје таленте да наставе.
Радујемо се раду са другим научницима, било директно или чинећи ћелије слободно доступним и пружајући ДНК узорке одговарајућим стручњацима за њихове анализе, у настојању да пружимо бољи увид у овај интригантан налаз.
Референце
1. Т. Г. Рицхмонд, Ј. Р. Јохнсон, Ј. О. Едвардс, П. Х. Риегер, Ауст. Ј. Цхем. 30, 1187 (1977).
2. Ц. Д. Баер, Ј. Риегер, Инорг. 20, 905 (1981).
3. Ј.-М. Занати, Булл. Соц. Цхим. Фр. 14, 99 (1870).
4. Лагунас, Д. Пестана, Ј. Диез-Маса, Биоцхемистри 23, 955 (1984).
Извор: Веб локација Фелиса Волф-Симон, Ирон Лиса
