Речь о бактериях, которым, как выяснилось, для жизни необходим не фосфор, а мышьяк. Последний является признанным ядом, вызывающим смерть земных форм жизни.

В ходе исследования, которое может привести к переписыванию школьных учебников, группа астробиологов и химиков обнаружила первый известный живой организм, который для жизни использует мышьяк вместо фосфора в составе макромолекул.

Результаты исследования опубликованы в выпуске от 2 декабря 2010 года издания Science Express. Они могут поспособствовать пересмотру теории происхождения жизни и изменению известного науке метода описания жизни.

До сих пор были известны шесть основных элементов — строительных блоков форм жизни на Земле: кислород, углерод, водород, азот, сера и фосфор. Из них состоят нуклеиновые кислоты, белки и липиды.

Новое исследование ученых из Национальной лаборатории Лоуренса Ливэмо, возглавляемое НАСА и Геологическим Комитетом США, показало, что бактерия, найденная в озере Моно (Mono Lake), фосфор для поддержания роста заменяет мышьяком, сообщается на сайте лаборатории.

Озеро Моно, расположенное в восточной Калифорнии, является щелочным и гиперсолевым, с высокой концентрацией растворенного мышьяка. Считается, что оно сформировалось более 760000 лет назад в результате вулканических извержений.

Фелиса Вольф-Саймон из Наса, ведущий автор статьи,  в течение некоторого времени изучала возможность существования «мышьяковых» форм жизни в озере. Использовав образцы из озера Моно и питательную среду со сниженным уровнем фосфора она показала, что порода гамапротеобактерий (Gamaproteobacteria) может не только выжить, используя мышьяк, но и нормально развиваться.

«Нам известно, что некоторые микробы могут поглощать мышьяк, но наша находка — это нечто новое: микроорганизмы способны выстраивать части себя из мышьяка», сказала Вольф-Саймон.

Дженнифер Петт-Ридж и Питер Вебер из лаборатории с помощью специального инструмента NanoSIMS обнаружили низкие концентрации мышьяка, обнаруженного в отдельных клетках бактерий и в извлеченной ДНК (он позволяет проводить анализ в нанометровом масштабе).

«Выяснилось, что микроорганизм был способен переносить концентрации тяжелого металла в озере Моно», сказала Петт-Ридж. «Мышьяк находится как раз под фосфором в периодической таблице элементов Менделеева, и бактерии, возможно, нашли способ заменить его в построении своего биологического облика».

Культуры из озера Моно производят процветающие колонии клеток бактерий, как и ожидалось, когда питаются фосфором, наряду с другими необходимыми условиями. Когда ученые заменили фосфор мышьяком, микробы продолжали расти. Дальнейшие исследовнаия показали, что мышьяк использовался ими для производства стандартных блоков новых клеток.

«Мы еще не определили, как им это удается, поскольку мышьяк — это все-таки яд», заметила Петт-Ридж. «Это могла быть как наследственная черта, так и уникальный вид метаболизма. Либо все дело и вовсе в эволюционных особенностях: эти микробы изначально были вынуждены выживать в среде с высоким содержанием мышьяка».

«Метаболический образ жизни микробов предполагает, что жизнь, основанная на нетипичных элементах, вполне возможна», сказала Вольф-Саймон. «Это очень важно для тех специалистов, что заняты поисками жизни на других планетах».

Примечательно, что NanoSIMS позволяет не только измерять концентрацию элементов, но и фотографировать их. На основе коллекции изображений прибор определяет, какое количество элемента содержится в определенном образце.

«Мы обнаружили, что в клетках микробов было больше мышьяка, чем в окружающей среде», сказала Петт-Ридж. «Такие измерения сделать очень трудно, поскольку концентрация мышьяка низка. Но то, что мышьяка находится в клетках, мы определили точно. На нашей планете определенно нет других таких организмов».

В дальнейшем ученые намерены провести биохимический анализ белка, чтобы узнать, есть ли какие-то определенные ферменты, которые позволяют транспортировать мышьяк в клетки.