Autor: Ivan Pavićević (http://metabolizam.wordpress.com)

Dok čitam live update -ove, još uvek u stanju izuzetne euforije, mogu samo da konstatujem da će otkriće koje je večeras zvanično saopštila NASA biti najveća prekretnica u istoriji nauke 21. veka. Kada je krajem 1970-tih postavljena hipoteza o RNK molekulu kao nosiocu informacije u nekim virusima (retrovirusima) tada još uvek mlada nauka molekularna biologija je morala iz korena da promeni osnovnu dogmu oko koje je nastala, naime jednosmerni put života koji je prof. Krik definisao kao DNK → RNK → protein, je postao dvosmerna ulica u smislu RNK → DNK… Taj svojevrsni udar na „ego“ nauke je pokazao da svet nauke ne toleriše aroganciju, da je sve moguće ukoliko postoje validni naučni dokazi.

Zato je čini se osnovna struktura DNK sačinjena od purinskih i pirimidinskih baza koje kao lestvice stoje u jedinstvenoj spiralnoj umetničkoj kreaciji majke Prirode, povezane šećerom deoksiribozom, a ostaci šećera umreženi fosfatom, ostala otvoreno pitanje bar za astrobiologe koji su razmatrali šta se to u molekulu može promeniti, a da opet molekul bude i dalje funkcionalan.

Tokom 1980tih nastaje ideja da je arsen (As) dovoljno dobar kandidat da zameni fosfor u nekim biomolekulima. Nažalost nemam vremena sada da ispratim ceo istorijat te ideje, naposletku, ovaj tekst je o današnjem jedinstvenom otkriću, ali činjenica je da je ideja o „supstituciji“ biogenih elemenata veoma stara. Setimo se samo silikonskih oblika života u klasičnim SF pričama Isaka Asimova, Si koji je u periodnom sistemu u istoj grupi sa ugljenikom mogao bi hipotetički da zameni C. Ipak, zbog jedinstvenih hemijskih svojstava ugljenika, mogućnosti specifične hibridizacije molekulskih orbitala, organska jedinjenja sa ugljenikom su mnogo stabilnija od silikonskih analoga. O nekim drugim „supstitucijama“ biogenih elemenata možete pročitati na stranicama Vikipedije: http://en.wikipedia.org/wiki/Hypothetical_types_of_biochemistry

Izgled Mono jezera

Na večerašnjoj konferenciji NASA je zvanično potvrdila da je otkrivena bakterija, koja je izolovana iz jezera Mono u Kaliforniji, koja može da zameni atome fosfora u kičmi DNK molekula atomima As i da takva As-DNK bude nosilac nasledne informacije. Ovo jedinstveno otkriće se po mnogo čemu izdvaja iz naučne svakodnevnice, prvo i najvažnije je da je time ova bakterija jedinstvena u živom svetu, a drugo da je pomenuta baktrija jedna potpuno nova nada da će uskoro biti otkriven prvi živi organizam van planete Zemlje. Bakterija je za sada pod šifrom GFAJ-1 (http://en.wikipedia.org/wiki/GFAJ-1) i još uvek nema jedinstveno binomno ime prema Lineu, ali je poznato da je ekstremofil iz familije Halomonadaceae dakle da je u pitanju familija iz Protobakterija koje su „uobičajene“ bakterije na našoj planeti.

Mikrografija GFAJ-1 gajene na medijumu sa fosforom

Arsen je element koji se nalazi u 15. grupi i 4. periodi sistema elemenata, dakle odmah ispod fosfora u 15. grupi, opet dakle deli neke hemijske osobine sa fosforom. Ipak, arsen je snažan otrov za gotovo sve žive organizme. Konkretno u aerobnom metabolizmu (metabolzmu koji zahteva kiseonik, disanje) arsen je blokator ciklusa trikarbonskih kiselina (Krebsovog ciklusa) i to tako što blokira piruvat dehidrogenazu, jedan od ključnih enzima u CTK. Takođe, As je blokator i sinteze ATPa preko nekoliko mehanizama, a kao što je poznato ATP je univerzalni „energetski“ davalac u ćeliji.  Opet, neke bakterije

Mikrografija GFAJ-1 gajene na medijumu sa arsenom

mogu da koriste oksido-redukcioni sistem As5+ → As3+ i da taj transfer elektrona upotrebe u ćelijskom disanju u anaerobnim uslovima (uslovima bez kiseonika). Ta pojava je iskorišćena i u nekim industrijskim postrojenjima. Ovde odmah i važna napomena da te bakterije ne koriste As kao gradivni elelment, već samo kao hranu i to je razlika od novootkrivene bakterije!

Na večerašnjoj konferenciji koja je išla uživo preko NASA-inog internet TV kanala, a koju je Peđa (autor ovog bloga) najavio par dana ranije (svaka pohvala Peđa, jer ovo nije vruća, već najvrelija naučna tema), astrobiolog Felisa Vulf-Sajmon (Felisa Wolfe-Simon, http://en.wikipedia.org/wiki/Felisa_Wolfe-Simon) je publikovala otkriće do kojeg je došao njen tim tokom istraživanja ekstremofila u jezeru Mono.

Felisa na terenu

Osnovna ideja koja je dovela do velikog otkrića je bila da se pomenuta bakterija gaji na medijumu bez fosfora sa arsenom. Na zaprepašćenje naučnika, bakterija je nastavila normalno da se razvija i da se umnožava, pritom ugrađujući atome arsena na mestima gde je u normalnim živim organizmima fosfor. (U molekul DNK, u fosfolipide ćelijske membrane i u fosforilovane proteine) Na konferenciji Felisa je zaključila sledeće: „mi znamo da neki mikrobi mogu da ‘dišu’ arsenom, ali ono što smo mi pronašli je mikrob koji radi nešto potpuno novo – on svoje gradivne jedinice pravi sa arsenom… Ako nešto na ovoj našoj Zemlji može da uradi nešto potpuno neočekivano, šta tek onda mi još uvek nismo videli?“

U potpunosti se slažem sa njom, život je najveće čudo Univerzuma!

Odličan film koji prati originalni tekst možete pogledati na sajtu NASA-e (video je na dnu stranice):

http://www.nasa.gov/topics/universe/features/astrobiology_toxic_chemical.html