丹尼爾·克雷西，《自然》雜誌撰稿
一些科學家認為可以在其DNA中使用砷代替磷的細菌，實際上會竭盡全力獲取其能找到的任何痕量的磷。
這一發現澄清了一個懸而未決的問題，該問題源於 2010 年發表在《科學》雜誌上的一項有爭議的研究，該研究聲稱 GFAJ-1 微生物可以在加利福尼亞州莫諾湖的高砷條件下茁壯成長，而無需代謝磷——磷是所有生命形式必不可少的元素。
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儘管該論文的這一和其他關鍵主張後來被削弱（請參閱“研究挑戰了砷基生命的存在”），但尚不清楚細菌如何區分幾乎相同的磷酸鹽 (PO43-) 和砷酸鹽 (AsO43-) 分子。
以色列雷霍沃特魏茨曼科學研究所研究蛋白質功能的丹·塔維克及其同事現在已經梳理出了一些細菌蛋白質與磷酸鹽結合而不是與砷酸鹽結合的機制。今天發表在《自然》雜誌上的研究表明，只有一個化學鍵是關鍵，並表明“砷生命”細菌對磷的偏好遠遠高於砷。
蘇黎世瑞士聯邦理工學院的托比亞斯·埃爾布和朱莉婭·沃霍爾特是最新論文的合著者，他們也是一篇後續論文的合著者，該論文對最初的砷生命主張提出了質疑，他們說：“這項工作在某種意義上回答了 GFAJ-1（和相關細菌）如何在非常高的砷濃度下茁壯成長的問題。”
研究人員研究了來自四種細菌的五種磷酸鹽結合蛋白——這些蛋白在將磷酸鹽帶入細胞的分子途徑中與磷酸鹽結合。兩種細菌物種對砷酸鹽敏感，兩種對砷酸鹽有抵抗力。為了測試這些蛋白質在區分磷酸鹽和砷酸鹽方面的有效性，研究人員將它們與一定量的磷酸鹽和不同濃度的砷酸鹽在溶液中放置了24小時，然後檢查蛋白質會與哪些分子結合。
當 50% 的蛋白質最終與砷酸鹽結合時，他們的“辨別”能力就失效了，這表明辨別能力已被壓倒。即使在含有 500 倍於磷酸鹽的砷酸鹽溶液中，所有五種蛋白質仍然能夠優先結合磷酸鹽。而來自莫諾湖細菌的一種蛋白質可以在砷酸鹽過量達到磷酸鹽的 4,500 倍的情況下做到這一點。
來自一種細菌——熒光假單胞菌——的磷酸鹽結合蛋白的詳細結構表明，略大於磷酸鹽的砷酸鹽分子會扭曲並削弱形成與蛋白質橋接的氫原子周圍的鍵。研究人員還發現，該蛋白質的突變版本（其中該鍵被改變）區分磷酸鹽和砷酸鹽的能力較差。
塔維克說，他對蛋白質區分必需的磷酸鹽和致命的砷酸鹽的能力感到震驚。他指出，這並不意味著砷酸鹽不會進入細菌。“這只是表明這種細菌已經進化到幾乎在任何情況下都能提取磷酸鹽。”
在關鍵蛋白質中發現的對磷的極高偏好代表了 GFAJ-1 在其 DNA 中使用砷的假設的“最後一根釘子”，塔維克說。
地中海馬賽微生物研究所的沃爾夫岡·尼奇克說，最新的論文表明，“砷怪物”GFAJ-1 為了避免砷酸鹽付出了巨大的努力，“甚至比其他生命更多”，他是質疑 GFAJ-1 可以用砷酸鹽代替磷酸鹽的結論的評論的合著者。“這清楚地表明生命不喜歡細胞質中的砷酸鹽，”他說。
最初的《科學》論文的主要作者、現在在加利福尼亞州伯克利勞倫斯伯克利國家實驗室工作的費利薩·沃爾夫-西蒙說，這篇新論文“代表了真正幫助社群的仔細研究”。然而，她指出，這項工作“不一定排除砷酸鹽進入細胞的全新機制”。她說：“仍然有很多有趣的開放性問題。”