Gruodžio 2 d. Paskelbto leidinio „arseno gyvenimas“ tęsinys vis dar tęsiasi. Dalis kritikos buvo susijusi su mokslu, tuo tarpu daug daugiau kritikos buvo dėl žinių perteikimo ir tuo, kaip NASA pristatė ar „erzino“ visuomenę naujienomis, vartodama žodžius „astrobiologija“ ir „nežemiškas gyvenimas“. pranešimas apie artėjančią spaudos konferenciją. Šiandien Amerikos geofizikos sąjungos konferencijoje vienas iš komandos mokslininkų Ronas Oremlandas aptarė kritimą iš naujienų laidos, o aš netrukus pateiksiu to apžvalgą. Maždaug tuo pačiu metu mokslo komanda išleido pareiškimą ir keletą DUK apie mokslo darbą. Žemiau yra tas teiginys ir informacija, kurią pateikė mokslo komanda.
Atsakymai į klausimus, susijusius su mokslo straipsniu „Bakterija, kuri gali augti, naudojant fosforą vietoje arseno“
- Kaip 2010 m. Gruodžio 16 d.
2010 m. Gruodžio 2 d. Žurnale „Science“ paskelbtame moksliniame straipsnyje buvo pateikti keli įrodymai, iš kurių galima teigti, kad iš Kalifornijos Mono ežero išskirta bakterija gali pakeisti arseną maža fosforo dalimi ir išlaikyti jo augimą.
Šis radinys nustebino, nes šeši elementai - anglis, deguonis, vandenilis, azotas, siera ir fosforas - sudaro didžiąją dalį organinių gyvųjų medžiagų molekulių, įskaitant nukleorūgštis, baltymus ir lipidus. Taigi su tyrimų komanda nesusiję mokslininkai uždavė tinkamai iššūkių keliančių klausimų apie tyrimą.
Pagrindinis mokslinio publikavimo tikslas yra pažangumas mokslo srityje pateikiant įdomius duomenis ir pasiūlant išbandomas hipotezes. Suprantama, kad labiausiai stebinančios išvados dažniausiai sukelia intensyviausią mokslinės bendruomenės reakciją ir patikrinimą. Atsakymai į originalius tyrimus po paskelbimo ir pastangos išbandyti ir atkartoti rezultatus, ypač netikėtų išvadų atvejais, yra svarbus mokslo žinių tobulinimo mechanizmas.
Dabar mokslo redaktoriai yra gavę nemažai techninių komentarų ir laiškų, kuriuose atsakoma į straipsnį „Bakterija, kuri gali augti, naudojant arseną vietoj fosforo“, kurią parašė Felisa Wolfe-Simon ir kolegos. Komentarai ir atsakymai bus peržiūrimi, o juos paskelbsime būsimame mokslo leidinyje.
Tuo tarpu stengiantis skatinti visuomenės supratimą apie kūrinį, mokslinis straipsnis ir su juo susijusi naujiena kitą mėnesį buvo laisvai prieinama visuomenei per „Science“ svetainę. Šiuos straipsnius galite rasti internete:
„Wolfe-Simon“ komanda, teigdama, kad galbūt kai kurios bakterijos gali panaudoti arseną ar toleruoti fosforo pakeitimą organinėse molekulėse, surinko mikrobus iš arseno turtingo Mono ežero ir palaipsniui atjunkite juos nuo fosforo, vietoj to padėdami arseną. Komanda pranešė, kad ėmėsi priemonių užkirsti kelią bet kokiam fosforo užteršimui. Jie padarė išvadą, kad jų įrodymai rodo, kad arsenas pakeitė nedidelę fosforo dalį jų DNR.
Autoriai aprašė įvairius įrodymus, įskaitant:
* Induktyviai sujungtos plazmos masių spektrometrija.
Autoriai pranešė, kad šie rezultatai atskleidė, kad arsenas yra bakterijų ląstelėse, ir tai rodo, kad tai nebuvo tik teršalas, prilipęs prie ląstelių išorės;
* Radioaktyvus arseno ženklinimas.
Wolfe-Simon'o komanda teigė, kad šie įrodymai leido jiems pastebėti normaliai toksišką medžiagą ląstelių baltymų, lipidų, nukleorūgščių ir metabolitų frakcijose, teigdami, kad ji buvo paimta į molekules, sudarančias kiekvieną frakciją.
* Aukštos skiriamosios gebos DNR jonų masės spektrometrija, atskyrus DNR nuo bakterijų.
Autoriai pranešė, kad šie įrodymai leidžia manyti, kad izoliuotoje DNR vis dar yra arseno.
* Didelio intensyvumo (sinchrotrono) rentgeno analizė.
Remdamiesi šiais įrodymais, autoriai padarė išvadą, kad bakterijų arsenas tikrai pakeitė fosfatus DNR ir kitose molekulėse.
Klausimai apie radinius buvo linkę sutelkti dėmesį į tai, ar bakterijos iš tikrųjų įterpė arseną į DNR ir ar mikrobai visiškai nutraukė fosforo vartojimą. Nors komanda teikia pirmenybę klausimams nagrinėti, remiantis tarpusavio įvertinimo procesu, Felisa Wolfe-Simon ir Ronas Oremlandas, kaip viešoji tarnyba, pateikė tam tikros papildomos informacijos ir paaiškino savo duomenis bei procedūras. Mokslas pabrėžia, kad šie atsakymai nebuvo tarpusavyje vertinami; jie autorių vardu teikiami tik kaip viešosios informacijos tarnyba, o jų atsakymai į „Science“ siunčiamus komentarus toliau oficialiai peržiūrimi.
Preliminarūs klausimai ir atsakymai
Klausimas: Kai kurie žmonės suabejojo, ar DNR buvo pakankamai išvalyta jūsų technika, naudojant gelinį elektroforezę, kad būtų galima atskirti ją nuo kitų molekulių. Ar manote, kad tai kelia pagrįstą susirūpinimą?
Atsakymas:
Mūsų DNR ekstrahavimo ir gryninimo protokolas prasideda išplautomis ląstelėmis, išpiltomis iš terpės. Tada jiems atliekamas standartinis DNR ekstrahavimo protokolas, į kurį įtrauktos kelios fenolio chloroformo pakopos, siekiant pašalinti priemaišas, įskaitant bet kokį neįterptą arsenatą (As). Po to DNR buvo elektroforezuota, toliau atskiriant DNR nuo priemaišų. Bet kokie likučiai iš terpės būtų pašalinti, ekstrahuojant ląsteles ir padalijus į vandeninę fazę ekstrakcijos 3 fenolio: chloroformo pakopų metu. Jei As būtų įterptas į lipidą ar baltymą, jis būtų suskaidytas į fenolio, fenolio: chloroformo arba chloroformo frakcijas. Be to, tokiu būdu iš kitų pavyzdžių išgauta DNR taip pat buvo sėkmingai naudojama tolesnėse analizėse, įskaitant PGR, kurioms reikia labai išgrynintos DNR.
„NanoSIMS“ išmatuotas arsenas gelio juostoje atitinka kitus mūsų matavimus ir kitą įrodymų liniją.
Mūsų radioaktyviai paženklinto 73AsO43 eksperimento metu paaiškėjo, kad 11,0% ± 0,1% viso radioaktyviojo etiketės, susijusios su ląstelės granulėmis, buvo susijusi su DNR / RNR frakcija. Tai parodė, kad mes turėtume tikėtis kažkokio viso nukleorūgščių fondo arsenato. Norėdami interpretuoti šiuos duomenis, mes interpretavimą sujungėme su EXAFS įrodymais, rodančiais, kad tarpląstelinis arsenas buvo As (V) surištas su C ir nebuvo laisvas tirpale kaip jonas. Tai rodo, kokia yra organinė molekulė, kurios jungčių atstumai atitinka cheminę aplinką, analogišką fosfatui (3A pav., S3 lentelė „Ryšio ilgiai“). Toliau palaikydami mūsų ankstesnių minėtų dviejų analizių aiškinimą, mes panaudojome trečią „NanoSIMS“ įrodymų eilutę, visiškai kitokią techniką nei kitos dvi. Mes randame elementinį arseną (išmatuotą „NanoSIMS“), susijusį su gelio juosta, kuri daugiau nei du kartus viršija gelio foną. Remiantis aukščiau pateikta diskusija, mes nemanome, kad tai kelia pagrįstą susirūpinimą.
Klausimas: Kiti teigė, kad su arsenatu susieta DNR turėjo greitai subyrėti, kai buvo veikiama vandens. Ar galėtum į tai kreiptis?
Atsakymas:
Mes nežinome nė vieno tyrimo, kuriame būtų nagrinėjami arsenatas, surištas ilgos grandinės poliesteriuose, ar arsenato nukleotidų di- ar tri-esteriai, kurie būtų tiesiogiai susiję su mūsų tyrimu. Paskelbti tyrimai parodė, kad paprastų arseno esterių hidrolizės greitis yra daug didesnis nei fosfato esterių (1–3). Iki šiol paskelbtuose eksperimentuose buvo konkrečiai nagrinėjamas arsenato alkiltri-esterių mainai ar hidrolizė [Eqn. 1] ir arsenito alkil-di-esteriai [Eqn. 2]:
OAs (OR) 3 + H2O? OA (OH) (OR) 2+ ROH [1]
OA (OH) (OR) 2 + H2O? OA (OH) 2 (OR) + ROH [2]
kur R = metilas, etilas, n-pentilas ir izopropilas. 2 nuoroda parodė, kad šių paprastų arsenato alkiltesterių hidrolizės greitis sumažėjo didėjant alkilo pakaito (metilo> etilo> n-pentilo> izopropilo) anglies grandinės ilgiui (sudėtingumui). Su arsenatu susietų nukleotidų ar kitų biologiškai svarbių dalių hidrolizės greičio darbai nebuvo atlikti.
Jei hidrolizės greičio tendencija, nurodyta Ref. 2 ir toliau didesnio svorio organinėms medžiagoms, tokioms, kurios randamos biomolekulėse, įsivaizduojama, kad su arsenatu susieti biopolimerai gali būti atsparesni hidrolizei nei manyta anksčiau. Smulkaus modelio junginiai, ištirti Refs. 1-3 yra santykinai lankstūs ir lengvai priima idealią vandens geometriją, kad galėtų užkirsti kelią arseno esterio jungčiai. Didesnių biologinių molekulių arsenato esteriai, tikėtina, yra labiau sterilūs, todėl lėčiau hidrolizuojasi.
Šio tipo reakcija yra gana sparti, dėl to kai kurie su fosfatais susijusių nukleotidų elgesys gali būti labai įvairus. Mažais ribozimikais fosfodiesteriniai ryšiai katalizės vietoje gali būti hidrolizuojami dešimtimis sekundžių (kai cheminė sparta yra 1 s-1). Šis greičio padidinimas pasiekiamas orientuojant ryšį į nukleofilo (gretimos 2 ′ hidroksilo grupės) tiesioginį puolimą. Be to, savaiminio skilimo modeliai atitinka specifinę bazės sudėtį. Kita vertus, fosfodiesterinių ryšių, formuojamų RNR dupleksuose, hidrolizės greitis yra daug mažesnės eilės, nes šie ryšiai negali lengvai pasiekti hidrolizei reikalingos geometrijos.
Dėl geometrinių apribojimų, kuriuos spiralė stuburui sukėlė stuburui, DNR gali būti daug lėtesnė nei tipinių junginių.
Su arsenatu susietų biopolimerų hidrolizės kinetika akivaizdžiai yra sritis, kuriai reikia daugiau tyrimų.
Klausimas: Ar įmanoma, kad druskos jūsų augimo terpėje galėjo suteikti pakankamai fosforo pėdsakų bakterijoms palaikyti?
Atsakymas:
Duomenys ir pavyzdžių ženklinimas S1 lentelėje sukėlė tam tikrą painiavą. Kad būtų aiškiau, kiekvienam eksperimentui buvo padaryta viena dirbtinio Mono ežero vandens partija, turinti tokią formuluotę: AML60 druskos, be P, be As, be gliukozės, be vitaminų. S1 lentelėje pateikiami elementarinio fosforo (~ 3 µM) ir arsenato ICPMS matavimų pavyzdžiai, padaryti šioje kompozicijoje prieš bet kokius papildomus papildymus. Tada visoms trims procedūroms pridėjome gliukozės ir vitaminų ir gydymui „As“ + „+ As“ arba „P“ + gydymui. P matavimai, atlikti terpėje pridėjus sacharozės ir vitaminų bei pridėjus As, šioje partijoje taip pat buvo ~ 3 µM. Todėl buvo aišku, kad bet koks išmatuotas P priemaiša (~ 3 µM, tai buvo didelis diapazonas) pateko su pagrindinėmis druskomis ir kad visuose eksperimentuose buvo identiškas P fonas (įskaitant bet kurį P, įneštą į kultūros inokulą).
„Science“ dokumente mes parodome daugelio pakartotų eksperimentų duomenis, kurie įrodo, kad terpėse ląstelės neauga, be pridėto arsenato ar fosfato (1 paveikslas). Šie duomenys aiškiai parodo, kad GFAJ-1 padermė negalėjo panaudoti 3 µM P palaikyti tolesnio augimo, nesant arsenato. Be to, ląstelėje esantis P kiekis, nustatytas + As / -P išaugintoms ląstelėms, nebuvo pakankamas, kad būtų galima pagrįsti visišką P poreikį ląstelių funkcijai.
Pastaba dėl auginimo: Visi eksperimentai buvo pradėti su sėjamąja medžiaga, palaikant nuolatines + As / -P sąlygas. Prieš eksperimentus, ląstelės ilgą laiką buvo auginamos iš vienos kolonijos, išaugintos kietoje terpėje be pridėto fosfato. Prieš tai jie buvo auginami kaip praturtinimas daugiau nei 10 perdavimų ir visada į naują terpę, kuri buvo + As / -P. Todėl manome, kad nėra reikšmingo P. perkėlimo. Mes taip pat teigiame, kad ląstelinio P nebūtų buvę pakankamai, kad būtų galima palaikyti papildomą augimą, pagrįstą vidiniu P perdirbimo fondu.
Klausimas: Ar yra dar kažkas, ko norėtumėte, kad visuomenė suprastų apie jūsų tyrimus ar apie mokslinį procesą?
Atsakymas: Mums visiems, visai mūsų komandai, buvo neįsivaizduojama. Esame mokslininkų grupė, susibūrusi spręsti tikrai įdomią problemą. Mes kiekvienas panaudojome savo talentus, pradedant nuo techninio meistriškumo ir baigiant intelektualia diskusija, kad objektyviai nustatytume, kas tiksliai vyko mūsų eksperimentuose. Straipsnyje ir spaudoje mes laisvai prisipažinome, kad mūsų ir daugybė kitų mokslininkų turi nuveikti daug, daug daugiau. Spaudos konferencijoje dalyvavo net technikos ekspertas dr. Stevenas Benneris, kuris išsakė keletą klausimų, į kuriuos mes atsakėme aukščiau. Viena iš priežasčių, dėl kurių mes patraukėme šį darbą į bendruomenę, buvo intelektualiniai ir techniniai ryšiai, reikalingi platesniam bendradarbiavimui, kad būtų galima atsakyti į daugelį išliekančių klausimų. Mes buvome skaidrūs turėdami savo duomenis ir parodę kiekvieną atskaitos tašką bei įdomų rezultatą. Mūsų darbo išvados grindžiamos tuo, kas, mūsų manymu, buvo maloniausias būdas interpretuoti eksperimentų seriją, kai nė vienas eksperimentas negalėtų atsakyti į didelį klausimą. „Ar mikrobas galėtų naudoti arseną vietoje fosforo, kad palaikytų jo augimą?“ Geriausias mokslas atveria naujus klausimus mums, kaip bendruomenei, ir sužadina plačiosios visuomenės susidomėjimą ir vaizduotę. Būdami komunikatoriai ir mokslo atstovai, mes manome, kad kritiškai svarbu palaikyti naujas idėjas ir kartu generuoti naujas idėjas, kad kiti galėtų pagalvoti ir panaudoti savo talentus.
Mes tikimės, kad bendradarbiausime su kitais mokslininkais tiesiogiai arba sudarydami laisvas ląsteles ir pateikdami DNR pavyzdžius atitinkamiems ekspertams jų analizėms, stengiantis suteikti daugiau įžvalgos apie šį intriguojantį atradimą.
Nuorodos
1. T. G. Richmond, J. R. Johnson, J. O. Edwards, P. H. Rieger, Aust. J. Chem. 30, 1187 (1977).
2. C. D. Baer, J. Rieger, Inorg. 20, 905 (1981).
3. J.-M. Amatai, Jaučiai. Soc. Chim. Kun. 14, 99 (1870).
4. Lagūnas, D. Pestana, J. Diez-Masa, Biochemistry 23, 955 (1984).
Šaltinis: Felisa Wolf-Simon svetainė, „Iron Lisa“
