Бактерии, усваивающие мышьяк, или Сенсация под огнем критики - 23 Июня 2011

Загадочный штамм GFAJ-1

Вот уже полгода в научном мире не затихают дискуссии вокруг статьи в журнале Science о некоем штамме бактерий, в биомолекулах которых фосфор якобы замещен мышьяком. Сенсация? Мнения разошлись.

Около полугода назад научный мир был буквально потрясен статьей, опубликованной авторитетным журналом Science. В этой публикации группа американских исследователей во главе с Фелисой Вулф-Саймон (Felisa Wolfe-Simon) из Астробиологического института НАСА в Менло-Парке, штат Калифорния, описывала обнаруженный ими в донных отложениях озера Моно в центральной Калифорнии новый, ранее неизвестный штамм палочковидных бактерий. Штамм получил обозначение GFAJ-1. В этом открытии не было бы ничего сенсационного, если бы не одно обстоятельство.

Вода в озере Моно не только крайне соленая и чрезвычайно щелочная, но характеризуется еще и очень высоким содержанием такого ядовитого элемента как мышьяк, что делает ее вообще малопригодной средой для жизни. Однако в природе, как известно, существует немало разных бактерий-экстремофилов, сумевших приспособиться к самым невероятным условиям обитания. Поэтому само по себе обнаружение микроорганизмов в озере Моно не вызвало бы столь уж большого ажиотажа среди ученых. Но дело в том, что исследователи не ограничились сообщением о наличии бактерий в озере, а приписали им еще и совершенно невероятное свойство.

В день публикации Фелиса Вулф-Саймон собрала пресс-конференцию, посвященную, как она выразилась, "новому взгляду на внеземную жизнь", и резюмировала суть своей статьи так: "Вся известные нам формы жизни базируется на шести химических элементах - это углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Именно из этих элементов природа и формирует главные компоненты жизни - ДНК, РНК, белки и жиры. Однако теперь мы обнаружили организм, в ключевых биомолекулах которого вместо фосфора присутствует мышьяк, то есть один элемент заменен другим".

За всю историю журнала Science, насчитывающую уже более 130 лет, в нем не было, пожалуй, другой публикации, которая вызвала бы столь же массовые протесты со стороны мирового научного сообщества. Многие специалисты усомнились в достоверности опубликованных сведений, и не столько потому, что приписанная бактерии уникальная способность усваивать и интегрировать в свой организм мышьяк вместо фосфора означала бы подлинную революцию в биологии и пересмотр многих устоявшихся представлений, сколько потому, что приведенные авторами статьи доказательства не отвечали высоким требованиям, предъявляемым к серьезным научным публикациям. А ведь "экстраординарные утверждения требуют экстраординарных доказательств", как сказал однажды по другому поводу знаменитый американский астроном Карл Саган (Carl Sagan). И вот теперь, после полугодового затишья, журнал Science отреагировал на протесты скептиков, предложив Фелисе Вулф-Саймон ответить на восемь наиболее серьезных возражений оппонентов.

Так, Патришия Фостер (Patricia Foster), профессор биологии Индианского университета в Блумингтоне, предлагает более естественное объяснение феномену, описанному Фелисой Вулф-Саймон и ее коллегами: "Они интерпретировали факт роста бактерий в питательной среде, богатой мышьяком, как доказательство, что те усваивают мышьяк вместо фосфора. Однако более вероятна иная версия. Есть публикация 1976 года, в которой отмечено, что мышьяк стимулирует усвоение бактериями фосфора, особенно когда концентрация фосфора низка. Вулф-Саймон признает, что питательная среда в ее опытах содержала фосфор, пусть и в очень малых количествах. Этого, однако, достаточно для роста бактерий"

Канадская исследовательница Роузмари Редфилд (Rosemary Redfield), профессор биологии университета Британской Колумбии в Ванкувере, указывает на другую ошибку Фелисы Вулф-Саймон и ее коллег: "Они утверждают, что в молекулах ДНК этих бактерий фосфор замещен мышьяком, однако доказательства этого тезиса не выдерживают никакой критики. Мало того, что в их питательной среде присутствовал и фосфор, так они еще почему-то решили не выполнять одну из стандартных процедур при очистке ДНК. Значит, они измеряли примеси, то есть совсем не то, что хотели измерить. Это очень грубые методологические ошибки".

Стивен Беннер (Steven Benner), профессор химии Флоридского университета в Гейнсвилле, выдвигает возражения более фундаментального характера: "Мне знакома вся литература о свойствах мышьяка, начиная с 1870 года. Мышьяк крайне ядовит, поскольку образует легко растворимые в воде соединения и нарушает биохимические процессы. Все наши знания говорят о том, что ДНК с мышьяком вместо фосфора должна распасться при переносе ее для анализа в содержащий воду гель. Однако она остается стабильной. Значит, в ней просто не может быть мышьяка".

Ответ Фелисы Вулф-Саймон, сводящийся к тому, что стабильность молекул ДНК с мышьяком вместо фосфора может поддерживаться внутри живой клетки каким-то неизвестным пока науке механизмом, профессора Бреннера отнюдь не удовлетворил. Да и все прочие оппоненты Фелисы Вулф-Саймон продолжают настаивать на своей правоте и с разочарованием отмечают, что та либо уходит от прямых ответов на прямые вопросы, либо просто игнорирует аргументы критиков. По словам Роузмари Редфилд, авторы спорной статьи ведут себя не как ученые, а как адвокаты, пытаясь убедить окружающих в своей правоте, не заботясь об истине.

Редакция журнала Science гордится развернувшейся дискуссией, считая, что она свидетельствует о здоровом развитии науки. Впрочем, то, что в споре рождается истина, сегодня воспринимается уже как банальность. А поставить точку в этом споре вокруг бактерии GFAJ-1 смогут лишь независимые исследователи, которые возьмутся за непростую задачу перепроверить всю работу Фелисы Вулф-Саймон и ее коллег - и либо подтвердить, либо опровергнуть их выводы.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман