NGV-Geonieuws 174 artikel 1119

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


December 2010, jaargang 12 nr. 9 artikel 1119

Redactie: George Brouwers tot en met artikel 1023 en vanaf 1024 dr.W.M.L.(Willem) Schuurman

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 174! Op de huidige pagina is alleen artikel 1119 te lezen.

<< Vorig artikel: 1118 | Volgend artikel: 1120 >>

1119 ‘Onaardse’ bacterie kan arsenicum gebruiken i.p.v. fosfor
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon, AMU, Poznan

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over het Milieu !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Voor het leven op aarde zijn zes chemische elementen van fundamenteel belang: koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en fosfor (CHONSP). Deze zes elementen zijn onder meer onmisbaar voor drie essentiële componenten: DNA, eiwitten en vetten. Bij het zoeken naar buitenaards leven wordt dan ook vooral op de aanwezigheid van de zes bovenstaande elementen gelet. Onderzoekers die naar buitenaards leven speuren (astrobiologen) komen echter steeds meer tot het inzicht dat buitenaards leven wel eens ‘vreemd’ zou kunnen zijn, en op andere chemische bouwstenen gebaseerd. Daarbij lijkt fosfor een kandidaat voor mogelijke vervanging, omdat het van de zes genoemde elementen samen met zwavel in de minst grote hoeveelheden is vereist. Als mogelijke vervanger van fosfor is wel arsenicum gesuggereerd; dit element staat in het zogeheten periodiek systeem namelijk direct onder fosfor, wat inhoudt dat de twee elementen zich in veel opzichten (vrijwel) gelijk gedragen. Toch is arsenicum voor vrijwel alle aardse organismen behoorlijk giftig; het vormt dan ook geen belangrijke bouwsteen van het leven.

Op andere planeten zou dat echter wel het geval kunnen zijn. Daarom besloten onderzoekers, al dan niet direct betrokken bij NASA, die in deze hypothese - waarover vorig jaar voor het eerst werd gepubliceerd - waren geïnteresseerd, om op aarde te gaan zoeken naar dergelijke organismen. Daarvoor hoefden ze natuurlijk niet te zoeken onder de ‘normale’ organismen, maar was het uitgangspunt dat dergelijke organismen alleen te vinden zouden zijn in voor de aarde uitzonderlijke milieus. Een team van NASA-specialisten, astrobiologen van universiteiten en medewerkers van de Amerikaanse Geologische Dienst is vervolgens op zoek gegaan. Met succes!


Een bijna onaardse opname van Mono Lake,
waaruit de ‘onaardse’ bacterie afkomstig is
(foto NASA).

De onderzoekers kwamen terecht bij Mono Lake, een meer in het oosten van California dat al zo’n 50 jaar lang van de aanvoer van zoet water is verstoken. Door verdamping is het water behoorlijk zout geworden, het heeft een lage zuurgraad en het bevat een ongewoon hoge concentratie arsenicum. Uit het bodemsediment werden micro-organismen bemonsterd, die uiteraard aan deze ongewone omstandigheden moesten zijn aangepast. Eén van die organismen was een tot de Gammaproteobacteria behorende stam, GAFJ-1. Deze werd door de onderzoekers geïsoleerd en in het laboratorium verder opgekweekt.


Onderzoekleidster Felisa Wolfe-Simon
inspecteert genomen monsters.


‘Torens’ van tufsteen langs Mono Lake
(foto Lee Vining)


Dat opkweken gebeurde op twee manieren: op de klassieke wijze waarbij de voedingsbodem een ruime hoeveelheid fosfor bevatte, en op een voedingsbodem met weinig fosfor maar met een aanzienlijke hoeveelheid arsenicum. Niet alleen de eerste methode leverde nieuwe generaties op, maar de tweede manier deed dat ook. Toen de onderzoekers aan deze tweede groep een substraat gaven waarin geen fosfor meer zat maar wel arsenicum, bleken de bacteriën zich verder te vermenigvuldigen, zonder dat er aanwijsbare verschillen met de ‘klassieke’ exemplaren optraden. Uit analyse van de ‘arsenicum-bacteriën’ bleek dat ze inderdaad arsenicum in plaats van fosfor gebruikten om nieuwe bouwstenen te vormen voor nieuwe cellen.


Kolonie van de bacteriën GAFJ-1
op een arsenicumhoudende voedingsbodem
(foto Jodi Switzer Blum).


Kolonie van de bacteriën GAFJ-1
op een fosforhoudende voedingsbodem
(foto Jodi Switzer Blum).


Deze ontdekking geeft niet alleen aan dat buitenaards leven het in principe zonder fosfor kan stellen, maar ook dat zich op aarde primitief leven kan ontwikkelen (en zich misschien ook werkelijk ontwikkeld heeft) dat gebaseerd is op andere chemische elementen dan degene die tot nu toe onmisbaar voor leven werden geacht. Het lijkt ook zeker niet uitgesloten dat, met deze bevindingen in het achterhoofd, gestructureerd onderzoek naar dergelijke micro-organismen zal leiden tot - mogelijk talrijke - vondsten van andere micro-organismen die het ook zonder één of meer van de ‘essentiële’ chemische elementen kan stellen.

OPMERKING

Het onderzoek heeft inmiddels, vooral vanuit Nederland, wel kritiek te verduren gekregen. Zo stelt onder meer Huub Schellekens, medisch microbioloog en hoogleraar farmaceutische biotechnologie aan de Universiteit Utrecht, dat ook bij de ‘fosfor-vrije’ proef nog voldoende fosfor in de voedingsbodem zou hebben gezeten om de bacterie te laten groeien. Ook op die kritiek is inmiddels weer kritiek geuit. Het lijkt dan ook verstandig om af te wachten of de kritiek van Schellekens c.s. doorwrocht genoeg is om tot een ‘officieel’ commentaar in Science te leiden.

Referenties:
  • Wolfe-Simon, F., Blum, J.S., Kulp, Th.R., Gordon, G.W., Hoeft, S.E., Pett-Ridge, J., Stolz, J.F., Webb, S.M., Weber, P.K., Davies, P.C.W., Anbar, A.D. & Oremland, R.S., 2010. A bacterium that can grow using arsenic instead of phosphorus. Science Express, doi:10.1126/science.1197258.

Foto’s (indien niet anders vermeld): Henry Bortman.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl