С момента публикации статьи, посвященной открытию бактерий, которые используют мышьяк вместо фосфора в своих биологических молекулах, на нее обрушился шквал критики. <1>Сообщения об открытии «внеземной жизни», «новой ветви развития жизни на Земле» сменились более мягкими формулировками: обнаружена новая форма особенных бактерий, приспособившихся к особенно агрессивным условиям среды. Однако и эксперименты, выявившие особую роль мышьяка в жизни этих бактерий, вызывают сомнения у ряда специалистов.
Напомним вкратце суть вопроса. В озере Моно (Калифорния), которое отличается очень соленой агрессивной средой и богато мышьяком, обнаружены бактерии, способные успешно заменять фосфор в своих биологических молекулах (в частности, ДНК) мышьяком. Мышьяк находится сразу под фосфором в Периодической системе химических элементов, поэтому их свойства во многом схожи. Для обычных живых организмов мышьяк – смертельный яд (вспомните романы о средневековых отравлениях).
Если это предположение верно, то ученые действительно открыли новую форму жизни, поэтому необходимо пересмотреть все соображения, которым руководствуются астробиологи, занимающиеся поисками жизни на других планетах.
Однако сразу после выхода публикации в свет ученые стали выражать сомнения в обоснованности представленных выводов. Некоторые специалисты вообще заявили, что Science не должен был публиковать эту работу.
Один из критиков, Алекс Брэдли из Гарвардского университета, отмечает, что исследование Фелисы Вольфе-Симон — это «большая мысль с большими дырами». Во-первых, если мышьяк действительно входил в состав ДНК вместо фосфора (то есть вместо остатка фосфорной кислоты азотистое основание и дезоксирибоза были бы связаны с остатком мышьяковой кислоты), то такая биомолекула должна была бы разлагаться в водной среде в результате гидролиза, а этого не наблюдается.
Кроме того, авторы напирают на мизерное содержание соединений фосфора в среде обитания бактерий, однако Брэдли подчеркивает, что и его может быть достаточно для существования «обычной биохимии» в бактериальных клетках, так как их метаболизм отличается высокой эффективностью.
Действительно, в озере Моно много мышьяка, однако это результат общей высокой солености, поэтому фосфора в нем тоже больше, чем в почти любом другом месте мира. Следовательно, его среда не могла оказывать никакого «селективного давления» на эволюционные процессы, которое повлекло бы «внедрение мышьяка» в биомолекулы. Точно зафиксировать наличие мышьяка на месте фосфора в нуклеотидах могло бы масс-спектрометрическое исследование, однако авторы его не провели.
Еще один критик биолог Розмари Редфилд (на верхнем фото) из Университета Британской Колумбии полемизирует в своем блоге с авторами работы и даже отправила письмо в редакцию Science с критикой открывателей бактерий GFAJ-1.
Она отмечает, что в работе «не приводится никаких убедительных свидетельств того, что в ДНК или других биомолекулах бактерий содержится мышьяк».
«Если бы эту работу представил аспирант во время аттестации, я бы отправила его обратно в лабораторию для более качественной очистки препаратов и переделки измерений»,
— пишет она.
Она отмечает, что авторы умалчивают роль фосфата в темпах роста бактериальной культуры. По ее расчетам, основанным на приведенных в статье данных, рост бактерий лимитируется именно количеством фосфора в среде.
Авторы работы не пришли к единому мнению относительно ответов на критику. Изначально они призывали вести дискуссию с помощью официальных публикаций в рецензируемых научных журналах, однако позже один из авторов Рональд Ормеланд провел в офисе NASA лекцию, ответив на часть заданных вопросов. Он утверждает, что количество фосфора в образце было слишком большим, чтобы обеспечить рост микроорганизма. Масс-спектрометрическое исследование, по его словам, не было проведено, так как у исследователей не хватило средств на такую работу, а результаты хотелось публиковать без проволочек. Он отметил, что бактерии доступны для исследования и любой научный коллектив может повторить и проверить их эксперименты.