Найдена мышьяковая жизнь

Мышьяк является смертельным ядом для большинства живых существ, но новые исследования показывают, что микроорганизмы дышат мышьяком на большой площади Тихого океана. Команда Университета Вашингтона обнаружила, что древняя стратегия выживания все еще используется в районах с низким содержанием кислорода в морской среде. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences .

«Представление о мышьяке не только как о плохом парне, но и как о полезном изменило мой взгляд на элемент», — сказала первая автор Жаклин Сондерс, которая проводила исследования для своей докторской диссертации в UW и теперь является постдокторантом в Океанографическом институте Вудс-Хоул и Массачусетском технологическом институте.

«Мы давно знаем, что в океане очень низкий уровень мышьяка, — сказала соавтор исследования Габриэль Рокап, профессор океанографии Университета Калифорнии в Вашингтоне. — Но идея о том, что организмы могут использовать мышьяк, чтобы жить — это совершенно новый метаболизм для открытого океана».

Исследователи проанализировали образцы морской воды из области под поверхностью, где кислород почти отсутствует, заставляя жизнь искать другие стратегии. Эти регионы могут расширяться в условиях изменения климата. Наиболее распространенными альтернативами кислороду являются азот или сера. Но ранние исследования Сондерс показали, что мышьяк также может быть такой альтернативой, что побудило ее искать доказательства.

Команда проанализировала образцы, собранные во время исследовательского круиза 2012 года в тропической части Тихого океана у побережья Мексики. Генетический анализ ДНК, извлеченной из морской воды, выявил два генетических пути преобразования молекул на основе мышьяка для получения энергии. Генетический материал был нацелен на две различные формы мышьяка, и авторы считают, что пути происходят в двух организмах, которые циклически перемещают мышьяк между различными формами.

Результаты показывают, что дышащие мышьяком микробы составляют менее 1% популяции в этих водах. Микроорганизмы, обнаруженные в воде, вероятно, имеют отдаленное отношение к микробам, дышащим мышьяком, обнаруженным в горячих источниках или загрязненных местах на суше.

«Я думаю, что самая крутая вещь об этих мышьяк-дышащих микробах, существующих сегодня в океане, заключается в том, что они экспрессируют гены для него в среде, в которой довольно мало мышьяка, — сказала Сондерс. — Это открывает границы для того, где мы могли бы искать организмы, которые дышат мышьяком, в других бедных мышьяком средах».

Биологи считают, что эта стратегия — пережиток ранней истории Земли. В период зарождения жизни на Земле кислорода не хватало как в воздухе, так и в океане. Кислород стал обильным в атмосфере Земли только после того, как фотосинтез получил широкое распространение и превратил углекислый газ в кислород. Ранние формы жизни должны были получать энергию, используя другие элементы, такие как мышьяк, который, вероятно, был более распространен в океанах в то время.