О радости по поводу замены фосфора на мышьяк

[systemity]

У меня сегодня праздничный день. Появилось сообщение (www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2010/12/02/AR2010120203102.html) о том, что в результате исследований, финансированных НАСА, из воды озера Моно (Калифорния) с очень высоким содержанием мышьяка, были выделены бактерии , использующие мышьяк не только в окислительно-восстановительных реакциях, но и включающие  мышьяк в ДНК и РНК вместо фосфора.


Вид на озеро Моно (Калифония)

Любая форма жизни на Земле от микробов до слонов и людей основана на единой генетической модели, которая требует наличия шести необходимых элементов (С, О, Н, N, S, P). Учёные из Института Астробиологии Аризонского университета обнаружили бактерию, в которых наряду с наличием пяти общих с известными формами жизни  элеменов фосфор заменён мышьяком - сильно токсичным близким родственником фосфора.

Новость об этом открытии взволновала не только учёных. В НАСА звонили из Белого Дома и Конгресса, спрашивая действительно ли обнаружена ещё одна линия земной жизни. Сегодня  на пресс-конференции НАСА также, как и в статье в журнал "Science", было сообщено, что это открытие не доказывает наличия второй линии жизни на Земле. Но оно продемонстрировало возможность большего многообразия форм земной жизни.

Во второй (но не последней) части моего поста "О происхождении жизни на Земле" (systemity.livejournal.com/379376.html) я привёл ссылку на мою теорию происхождения жизни, опубликованную около 30 лет назад. Эта теория предполагала, что основа земной жизни была сформирована до появления метаболизма, до возникновения нуклеиновых кислот и белков. Основу жизни, положившей начало эволюции, составила способность простейшей самоорганизующейся системы простейших молекул аккумулировать внешние энергетические шумы в виде первого макроэргического компонента живой жизни - окиси магния. 

Слава богу, мышьяковая замена фосфора отметает множество гипотез о происхождении жизни, основанных на лотерейной логике - на предположении о том, что некое уникальное событие привело к образованию "правильной" нуклеиновой кислоты. Замена фосфора мышьяком у вновь открытых бактерий является неопровержимым доказательством очень простой мысли, которая как-то не приходила в голову сторонникам любым возможным способом "прислонить" нуклеиновые кислоты к проблеме происхождения жизни. Для того, чтобы наследовать жизнь, жизнь должна была уже существовать.

Comments

[yusif-rauf.livejournal.com]

Леонид Владимирович, но ведь нашли случайно в каком-то болоте. Почему не находили раньше еще где-нибудь? Конечно, я согласен, это - великое открытие. Но почему этот феномен не распространен? Плохо искали?

[systemity.livejournal.com]

Озеро Моно уникально. Там необыкновенно высокая концентрация мышьяка. Один дяденька из Аризонского университета много лет назад доказывал, что и другие элементы способны включаться в основной метаболизм бактерий. В частности он называл мышьяк. Благодаря его настырности НАСА выделило деньги на проведение исследований. Этот дядя-профессор наверняка не предполагал того, что мышьяк полностью заменит фосфор. Причём можно быть уверенным, что фосфорные соединения будут действовать на эти бактерии как сильный яд.
Таким образом, виновники торжества: дядя, Моно и НАСА в одном флаконе.

[yusif-rauf.livejournal.com]

А в Мертвом море концентрация мышьяка, видимо, еще больше. Там вообще вся таблица Менделеева. Но ведь там пока ничего не находили. И это при высоком уровне науки в Израиле. А что если эти бактерии просто "научились" включать мышьяк в свой метаболизм? Ну, например, как мутируют штаммы гриппа?

[systemity.livejournal.com]

Мёртвое море здесь не при чём. Мышьяк встречается везде, даже в питьевой воде. Недавно вышло предупреждение 15 тысячам домов в DC Columbia о повышенном содержании мышьяка и о том, чтобы не пользовались водой до устранения проскока мышьяка. Если бы в Мёртвом море были бы не ультрамикро количества мышьяка, а микроколичества, то к Мёртвому морю людей бы на километр не подпускали.

Озеро Моно и озеро Searles Lake (оба в Калифорнии) - это рассол из производных мышьяка. В Моно 90 г/л арсенатов, в Searles Lake - аж 340 г/л. Это очень концентрированный мышьяк. Такого нигде больше нет.

[systemity.livejournal.com]

Я сделал опечатку. Я привёл концентрации солей, а не арсенатов. Озеро Моно образовалось три четверти миллиона лет назад и с того времени постоянно усыхает.

[kijuch.livejournal.com]

Браво!
Больше сказать ничего не имею.
Ваши доводы с моей т.з. (геохимик, кандидат г.м.н.) безупречны.

[systemity.livejournal.com]

Мои доводы включают также механизм работы хлорофилла (в частности объяснение причины тилакоидного строения) и механизм образования эукариотов из прокариотов. В отличие от довольно глуповатой, но признанной многими теории эндосимбиоза, я предложил гипотезу образования эукариотов из олиготрофных бактерий, способных использовать исчезающе малые концентрации субстратов. Эти бактерии до сих пор плохо изучены, поскольку многие из них делятся раз в две недели и ещё медленнее.

В отличие от быстрорастущих бактерий у олиготофов происходит функциональная специализация мембран. Из мембран, производящих АТФ, и образовались митохондрии эукариотов. А чтобы они вновь не прилипали к эндоплазматическим мембранам, образовался эндоплазматический ретикулюм. Насчёт ядерной мембраны и мусорных ДНК я скоро напишу.

Магний имеет кларк 2.10. С магния всё и началось. А кальций, который был неспособен по предложенному мною механизму концентрировать энергию в виде окисла, пошёл в скелет, в панцыри, в диатомии. Отсутствие атмосферы на образовавшейся Земле приводило к тому, что метеоритный дождь не сгорал в атмосфере. Метеориты и были той энергией, которую простая молекулярная самоорганизующаяся система "научилась" концентрировать в виде окиси магния. А дальше все пошло-поехало.

[alexeymitin.livejournal.com]

я правильно понял, что у обнаруженных бактерий в рибонуклеотидах вместо фосфора используется мышьяк: РНК — полимер, состоящий из множества похожих «кирпичиков» — рибонуклеотидов, каждый из которых, в свою очередь, собран из трех частей. Первая из них — фосфорная кислота (фосфат), неорганическое вещество, которого довольно много в земной коре и океанах. Вторая — азотистое основание. В состав РНК входят четыре азотистых основания: А (аденин), У (урацил), Г (гуанин) и Ц (цитозин); соответственно, существует четыре вида рибонуклеотидов. Азотистые основания могли синтезироваться из неорганических молекул (таких как CO, HCN и NH3) еще в протопланетном облаке. Их находят и в метеоритах. Третья — сахар рибоза — образуется в ходе автокаталитической реакции Бутлерова.?

[systemity.livejournal.com]

Да, правильно поняли

[alexeymitin.livejournal.com]

Интересно почему в итоге современная жизнь базируется на фосфоре, а не на мышьяке?
Большая распространенность фосфора или его большая эффективность?

[systemity.livejournal.com]

На этот вопрос современная наука ответить не может. Но ответ на этот вопрос закономерно вытекает из предложенной мною в своё время гипотезы о механизме происхождения жизни. Старт процессу был дан с возникновением феномена аккумуляции энергии в виде окиси магния. Но в водной среде магний вновь переходит в исходную ионную форму с выделением 12 ккал энергии на моль. Для того, чтобы первичный макроэрг сохранялся в условиях, когда ещё не были созданы законченные структуры прокариотной клетки, он вступал во взаимодействие с растворимым в воде пирофосфатом и в дальнейшем - с хуже растворимыми полифосфатами. Для ограничения длины цепи в дальнейшем к концу цепочки прикреплялся аденозин. Все эти вещества присутствовали в условиях первичной Земли. Таким образом, энергия окиси магния стала передаваться на полифосфат, а в итоге эколюционного усовершенствования - на триполифосфат, ограниченный аденозином. Это и есть универсальная энергетическая валюта современного мира живого - АТФ. Доказательстов является тот факт, что эта же первоначальная окись магния "сидит" между вторым и третьим фосфатом АТФ и без этого самого первоначального магния АТФ "не работает".
того

[lizasdad.livejournal.com]

Дело не всегда в распространённости, хотя, конечно, мышьяка и в земной коре и в морской воде гораздо меньше, чем фосфора.
Жизнь удивительно эффективно умеет использовать редкие элементы, если они действительно нужны, как например Co и Se.
Это действительно сенсационное открытие, и удивительно "в масть" нашей дискуссии, браво Леонид!
Вообще, понятие "биоэлемент" теряет свой смысл. Если даже мышьяк оказался био-, то теперь надо искать организмы живущие на ртути...
У ртути нет летучих водородных соединений, но зато есть металлоорганические соединения стойкие в воде.

[systemity.livejournal.com]

Co, Se, Cr, Zn, I, Cu, Mn...