作者:Alla Katsnelson
在宣佈一種細菌菌株顯然可以使用砷代替磷來構建其DNA和其他生物分子(這種能力在任何其他生物體中都是未知的)幾天後,一些科學家正在質疑這一發現,並對它如何向非專業人士傳達提出異議。
許多人很容易同意,上週在《科學》雜誌上描述並被稱為GFAJ-1的細菌(F. Wolfe-Simon et al. Science doi:10.1126/science.1197258; 2010)透過在加利福尼亞州莫諾湖和實驗室中高濃度砷的環境中生存下來,完成了一項了不起的壯舉。但他們認為,論文中的資料表明,微生物很可能不是在利用砷,而是在抵抗砷毒性的同時,儘可能地搜尋每一個磷酸鹽分子。他們說,在NASA新聞釋出會上聲稱該細菌代表了一種新的生命化學,充其量是為時過早的。
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“這是一個關於適應性的精彩故事,但它不是ET,”加利福尼亞州拉霍亞斯克裡普斯研究所的生物化學家傑拉爾德·喬伊斯說。
在新聞釋出會上,佛羅里達州蓋恩斯維爾應用分子進化基金會的化學家史蒂文·本納應邀出席活動並提供外部評論,他用鋼鏈和錫箔鏈環的比喻來說明,據說細菌DNA中取代磷酸鹽的砷酸根離子形成的鍵的穩定性要低幾個數量級。本納說,不僅生物體的DNA必須在較弱的鍵的情況下保持在一起,而且所有需要從環境中提取砷酸鹽並將其構建到遺傳物質中的分子也必須如此。包括亞利桑那州立大學坦佩分校的天體生物學家保羅·戴維斯在內的論文合著者反駁說,砷酸鹽鍵可以透過專門的分子來加強,或者基於砷的生命僅僅比傳統生命具有更高的分子分解和組裝的轉換率。
然而,最大的問題是,作者已經表明該生物體吸收了砷,但他們“尚未明確鑑定出任何含砷有機化合物”,馬薩諸塞州劍橋市麻省理工學院的生物地球化學家羅傑·薩蒙斯說。“而且這並不難做到,”他補充說,並指出該團隊本可以使用靶向質譜法直接證實或證偽DNA或RNA中砷的存在。
一些研究人員認為,作者自己的資料暗示了一種生物體,它只是在吸收和隔離砷酸鹽,同時利用其環境中的痕量磷酸鹽。喬伊斯說,例如,論文顯示,這些生物體看起來臃腫,並且含有大的、類似液泡的結構——這通常是隔離有毒物質的跡象。喬伊斯指出,對砷酸鹽培養的細胞在其靜止期進行了分析,這比活躍生長所需的磷酸鹽更少,而且在高濃度砷酸鹽中生長的細胞似乎不含任何RNA——可能是因為RNA產生已經關閉以節省磷酸鹽。論文中的一項計算表明,在砷酸鹽培養的細胞中,DNA實際上含有比砷多26倍的磷。
“我責怪作者沒有注意到這些事情並整理出來,”加拿大溫哥華不列顛哥倫比亞大學的微生物學家羅斯瑪麗·雷德菲爾德說,她在12月4日釋出在部落格上對該論文問題的總結已經獲得了超過30,000次點選。“我們不應該為他們思考。”
費利薩·沃爾夫-西蒙,美國地質調查局NASA天體生物學研究員,該研究的主要作者,拒絕回應批評。“我們不打算參與這種討論,”她在給《自然》雜誌的電子郵件中寫道。“任何討論都必須像我們的論文一樣經過同行評審,並經過審查程式,以便所有討論都得到適當的調節。”
但加州大學戴維斯分校的微生物學家喬納森·艾森稱之為“荒謬”,此前NASA新聞稿聲稱“天體生物學發現將影響尋找外星生命證據”,沃爾夫-西蒙在簡報會上也呼應了這一主題。“他們說他們只會在科學文獻中進行討論,而他們自己卻發起了討論,這很荒謬,”他說。
《科學》雜誌出版商,位於華盛頓特區美國科學促進會的發言人金傑·平霍爾斯特指出,該雜誌將對高知名度文章的重要回應以及複製這項工作的努力視為“出版的關鍵目標”。平霍爾斯特還指出,該雜誌自己對該論文的新聞摘要沒有提及對外星生命的搜尋,而且《科學》雜誌也沒有“組織任何額外的宣傳活動”。