Ученые NASA ответили на критику жизни на мышьяке

История нашумевшей статьи в Science о бактерии, которая оказалась способна замещать фосфор на мышьяк в своей ДНК, получила продолжение. Первый автор статьи -- Фелиса Вольф-Симон из Института астробиологии NASA (Felisa Wolfe-Simon, NASA Astrobiology Institute), а также Роналд Оремленд из Геологической службы США (Ronald S. Oremland, U.S. Geological Survey) публично ответили на критику. Редакция Science опубликовала ответы в интернете, подчеркнув, что они не могут считаться официальной публикацией, так как не прошли рецензирование. Официальные комментарии к статье и ответы исследователей будут опубликованы в журнале в следующем месяце.

Напомним, что ученые культивировали в лаборатории бактерию GFAJ-1 из калифорнийского озера Моно. Питательная среда не содержала фосфатов, но к ней добавляли все большее и большее количество соединений мышьяка – арсенатов. Бактерия успешно росла на такой среде. Анализ показал, что мышьяк содержится в клетках, и что он в форме арсенатов встроился в молекулу ДНК вместо фосфора. Результаты ученые получили в эксперименте с радиоактивной меткой, а также методом рентгеновской спектрометрии.

Критика, в основном, сводилась к тому, действительно ли бактерии могли расти при отсутствии фосфатов, и могли ли соединения мышьяка встраиваться в ДНК, поскольку они очень нестабильны. Ученые ответили на три вопроса методического характера и на один вопрос общего характера. Чтобы не загружать читателей техническими деталями эксперимента, перечислим вопросы и кратко остановимся на сути ответов.

1. Многие спрашивают, очищали ли ДНК с использованием гелевого электрофореза, чтобы избавить ее от всех иных молекул.

На это ученые отвечают, что все манипуляции с ДНК они проводили точно по протоколу с необходимой очисткой. Эксперимент с радиоактивно меченым арсенатом показал, что метка ассоциирована с ДНК/РНК фракцией. Спектрометрия продемонстрировала, что атом мышьяка химически связан с углеродом, а не находится в растворе в виде иона. Судя по длине химических связей, говорят ученые, мышьяк встроен в структуру ДНК в виде арсената, аналогично тому, как фосфор – в виде фосфата.

2. Другие уверены, что ДНК с мышьяком при помещении в воду должна была развалиться на куски. Что Вы можете ответить на это?

Ученые говорят, что низкомолекулярные соединения мышьяка менее стабильны, чем соответствующие соединения фосфора, и быстрее подвергаются гидролизу. Но есть данные, что с увеличением углеродной цепочки их устойчивость возрастает. Поэтому можно предположить, что связанные с биополимерами арсенаты будут более устойчивы к гидролизу. Тем более -- в ДНК благодаря ее структуре двойной спирали.

3. Возможно ли, что в культуральной среде содержалось незначительное, но достаточное количество фосфора для жизни бактерий?

Исследователи отвечают, что максимальное остаточное содержание фосфора в среде составляло около 3 μM (микромоль). Они поставили контрольный эксперимент, который показал, что если не добавлять в среду арсенаты, бактерии не выживают при такой микроконцентрации фосфатов. Содержание фосфора внутри клеток при этом недостаточно для того, чтобы покрыть ее потребности.

4. Хотели ли бы Вы сказать еще что-нибудь о Вашем исследовании?

«Мы, группа ученых, собравшихся, чтобы пытаться исследовать действительно интересную проблему, -- отвечает Фелиса Вольф-Симон. -- Каждый из нас внес вклад в проведение экспериментов и в обсуждение результатов, чтобы объективно определить, с каким явлением мы столкнулись. Мы опубликовали свои результаты в статье и представили их для прессы. Одна из задач публикации состояла в том, чтобы представить данные научному сообществу для совместного поиска ответов на вопросы». Ученые считают, что попытка экспериментально проверить и повторить эти результаты – необходимый механизм для того, чтобы они стали частью научного знания. «Мы рассчитываем работать в сотрудничестве с другими учеными, либо непосредственно, либо предоставляя наши клетки и образцы ДНК для анализа», -- добавила Фелиса Вольф-Симон.

Ранее в своем твиттере Фелиса Вольф-Симон высказала свое негативное отношение к PR-акции NASA, вызвавшей ажиотаж и ожидание открытия внеземной жизни: «Мы не можем контролировать пресс-релизы. Я участвовала в создании пресс-релизов, но участвовать -- не значит контролировать. Я могу контролировать только свою научную деятельность. РR-машина – это РR-машина. А мы ученые».

«Как молодой ученый, я расцениваю это как опыт, который надо пережить… и обратно в лабораторию!» -- говорит Фелиса Вольф-Симон.