• Saturday July 20,2019

Av arsen og romvesener: Hva kritikerne sa

Anonim

Mange mennesker er interessert i min skiferhistorie i går på arsenavhengige. Det er fortsatt den mest lesende historien av nettstedet for øyeblikket, Slashdot og andre har knyttet til det, og jeg gjør litt mer radio og kanskje andre medier (detaljer som kommer).

Jeg tror at det som har fått så mye oppmerksomhet til historien, er akkurat hvor mange forskere hadde slike kritiske ting å si. Dommen var ikke enstemmig, men majoriteten var stor. Jeg kunne bare sitere litt fra bare noen få av forskerne jeg kommuniserte med, så jeg trodde, for de som ville dykke mer dypt inn i dette, at jeg skulle legge inn en liste over alle jeg snakket med til, og, når det er mulig, legge inn sine reaksjoner. Mange forskere svarte på meg via e-post eller til og med vedlagte ordfiler der de gikk på lenge. Jeg legger sammen et lignende dossier for en annen biologisk kontrovers - søket etter mykt vev i dinosaurfossiler - og jeg tror (eller i hvert fall håper) at denne typen trening kan hjelpe videre diskusjon.

Selvfølgelig, som jeg og andre har rapportert, hevder forfatterne av det nye papiret at alt dette er helt upassende. De sier denne samtalen bør alle være begrenset til peer-reviewed journals. Jeg er ikke enig. Disse var alle rekordkommentarer fra eksperter som leste papiret, som jeg søkte om en nyhetsartikkel. Så de er legit i enhver forstand av ordet. Hvem vet - de kan til og med bidra til å informere peer-reviewed vitenskap som kommer ut senere.

Jeg kommer til å legge alt under klaffen her, men det tar litt tid. Jeg vil bare lagre innlegget hver gang jeg legger til en ny, og jeg burde bli gjort for lenge. Så vær forfriskende, eller bare slipp igjen senere.

PS Science har gjort papiret i sentrum av denne kontroversen gratis. Få det hit.

(Merk: Jeg har fast stavemåte og tegnsetting og lagt til forklaring i parentes.)

1. Norman Pace, University of Colorado:

Jeg har ikke mye å legge til i buzz det er rundt. As-DNA [DNA med arsen i ryggraden] er usannsynlig på grunn av ustabiliteten av arsenatbindingen, samt elektroniske egenskaper som ikke er i samsvar med substratspecifikitetene i de mange enzymatiske aktivitetene som er involvert i replikasjon, transkripsjon, etc.

Disse er tydeligvis ikke spesielt nye organismer i essens; de er gamma-gruppe proteobakterier, relatert ganske nært til våre godt studerte zoo organismer som Escherichia coli. Lavt nivå av fosfat i vekstmedier, naive etterforskere og dårlige anmeldere er historiene her.

[Som en ettertanke, send Pace en annen e-post som lenker til UBC-mikrobiologen Rosie Redfields blogginnlegg] En god kritikk.

2. Shelley Copley, University of Colorado:

Jeg tror at dette papiret ikke burde vært publisert. Det jeg ser i media er at folk forstår dette papiret som at alle P i DNA i denne bakterien er erstattet av As, og at dette er en ny form for liv. Det er stort sett overhypet.

[Copley vedlagt en fil med lengre kommentarer, som jeg legger inn nedenfor]

Dette papiret beskriver isolering av en bakterie fra sedimenter i Mono Lake som vokser kun når enten arsenat eller fosfat blir tilsatt til mediet. Dette funnet ga opphav til ideen om at cellene kan bruke As i stedet for P. Forfatterne fokuserte på om P i DNA ble erstattet av As, da det faktisk ville være et fantastisk funn. Dataene viser imidlertid ikke at alle P i DNA har blitt erstattet av As, som synes å være tolkningen som spiller ut i media. For å være rettferdig, ingen steder i papiret gjør forfatterne en kvantitativ uttalelse. De sier at bakterien "kan variere den grunnleggende sammensetningen av sine grunnleggende biomolekyler ved å erstatte som for P". Det er uklart om de betyr fullstendig substitusjon eller delvis substitusjon, og om substitusjon på et nivå på, for eksempel 1%, faktisk ville være veldig spennende. Basert på dataene i papiret, ser det ut til at det kan være noe lavt inkorporering av As i DNA, men dataene er ikke overbevisende. Eksperimenter som ville ha vært avgjørende, ble ikke utført, og noen av dataene er av tvilsom kvalitet og ble ikke tolket kritisk. Papiret reiser mange spørsmål som burde vært tatt opp av forfatterne før dette arbeidet ble publisert (og burde vært tatt av anmeldere og redaktører).

detaljer:

Jeg har en rekke problemer med kvaliteten og tolkningen av dataene. De alvorligste av disse inkluderer følgende.

1) Figur S2 viser at -As / + P-cellene har et As / C-forhold på ca. 1, 5 x 10-5, mens + As / -P-celler har et As / C-forhold på ca. 3 x 10-5. -As / + P-celler har et P / C-forhold på ca. 0, 005, mens + As / -P-celler har et P / C-forhold på ca. 0, 002. Dette er ikke veldig store forskjeller. Videre antyder disse dataene at cellene faktisk inneholder mer P enn som under begge vekstbetingelser. Tabell 1 viser imidlertid at -As / + P-celler inneholder 0, 19% As og 0, 02% P ved tørrvekt. Disse dataene stemmer ikke overens med dataene vist i figur S2. (Forresten, siden atomvekten til As er 2, 4x den for P, er molforholdet faktisk 4 i stedet for 10. Men dataene er fortsatt ikke i samsvar med figur S2.)

Fortolkningen av disse resultatene er komplisert ved at cellene har forskjellige størrelser når de dyrkes under de to vekstbetingelsene, og særlig på grunn av eksistensen av store inneslutninger av ukjent sammensetning i vakuoler når celler dyrkes + As / -P. Under alle omstendigheter er en demonstrasjon som cellene inneholder som ikke tilsvarer en demonstrasjon om at arsenat er blitt innarbeidet i DNA. Det faktum at As finnes i celler som vokser i 40 mM AsO4-er ikke overraskende.

2) Beregning av at det er nok Som i cellene for å forsyne ryggraden, utgjør DNA ikke bevis for at arsenat er blitt innarbeidet i DNA eller i "arsenylerte analoger av NADH, ATP, glukose, acetyl-CoA" som påstått i papiret . Små molekyler som NADH, ATP, glukose 6-fosfat og CoA bør ha blitt isolert og analysert.
3) Beviset om at As er innarbeidet i DNA er svakt.
ICP / MS analyse av nukleinsyrer som er blitt ekstrahert og utfelt med etanol, antyder at mengden As i nukleinsyrer fra + As / -P-celler faktisk er lavere på ppb-basis enn mengden i -As / + P-celler (se første to linjer i tabell S1). Overraskende oppdager forfatterne 118 ppb Som i DNA fra -As / + P-celler; de sier ikke det, men det ville være veldig overraskende om det DNA virkelig inneholdt As. Videre er måling av P og As på ppb-basis en dårlig måte å gjøre det på; pellets oppnådd ved utfelling av nukleinsyre inneholder en variabel mengde salt som kan reduseres ved vasking, men pelletsene ble ikke vasket i disse forsøkene. Så de absolutte nivåene av P og As (uttrykt som ppb) er vanskelig å tolke fordi mye av materialet i pellet var sannsynligvis salt. (Det finnes ytterligere data i tabell S1 for analyser gjort på "GFAJ gel" og "RNA gel" -prøver, men teksten definerer ikke hva begrepet "RNA gel" betyr, så jeg vet ikke hvordan jeg skal tolke disse dataene.)

Den beste måten å vise at As er innarbeidet i DNA ville være å rense DNA, fragmentere det, og vise at fragmentene inneholder As i ryggraden ved massespektroskopi. Forsøket rapportert i avisen er utilstrekkelig og vanskelig å tolke. For det første kommenterer forfatterne ikke på den merkelige observasjonen at DNA fra + As / -P-celler er mindre enn det fra -As / + P-celler. Dette kan være en gjenstand for overbelastning av gelen i den høyre bane, eller det kan gjenspeile fragmentering av DNA på svært sjeldne steder av As inkorporering. Siden størrelsene på molekylvektmarkørene i bane 1 ikke var definert, er det vanskelig å si hvor stort båndet tilskrives det genomiske DNA, så dette punktet er bare uklart. Forfatterne kuttet DNA-bånd fra gelen, tørket dem og analyserte dem av NanaSIMS. Figur 2 rapporterer verdier for 75As: 12C; bandet fra + As / -P-cellene har en verdi som er omtrent 2 ganger høyere enn for båndet fra -As / + P-cellene. Disse tallene er ikke særlig relevante fordi 12C-signalet hovedsakelig skyldes agarose. Videre ble det ikke gjort noen innsats for å kvantifisere DNA i bandet, slik at forholdet 75As: 12C er ganske meningsløst. Mer relevant er dataene i tilleggstabell 2 som viser at forholdet mellom As / P er 6 ganger høyere i DNA fra + As / -P-celler enn i DNA fra -As / + P-celler. Dette alene viser at det ikke kan være veldig mye Som i DNA fra + As / -P-celler; hvis det var, ville dette forholdet være veldig mye høyere enn 6, siden vi burde kunne anta at DNA fra -As / + P-celler inneholder nesten ingen As. Men disse dataene er igjen vanskelig å tolke fordi "bakgrunn" -nivået av P målt andre steder i gelen (820 ppb) faktisk er høyere enn nivået av P målt i båndet fra + As / -P-celler (299 ppb). Ideelt sett skal bakgrunnsnivåene for P og As trekkes fra dataene før forholdet beregnes, men det kan ikke gjøres hvis bakgrunnen er høyere enn eksperimentell måling.
Til slutt viser at K-kanten EXAFS-signaturen til As i cellene antyder at den er tilstede i en esterbinding, ikke utgjør bevis for at arsenat er blitt innarbeidet i DNA.

4) Jeg er forvirret av demonstrasjonen om at cellene vokser med enten tilsatt fosfat eller tilsatt arsenat, men vokser ikke uten tilsatt fosfat eller arsenat. Jeg tror ikke at forklaringen er at cellene kan bytte som i stedet for P i DNA og i metabolisme. Dataene tyder på at det bare er ikke nok fosfat til å støtte DNA-syntese og arsenat som kompenseres for et betydelig underskudd, men det er lite usannsynlig at bare en liten mengde As er innarbeidet i DNA (og det er bare en foreløpig konklusjon). . (Faktisk var det 3 μM fosfat i mediet da fosfat ikke ble tilsatt.) Jeg lurer på om det er et spormetallforurensning i både arsenatet og fosfatet som kreves for vekst?

3. Roger Summons, MIT

[NB: Da jeg kontaktet innkallinger sendte jeg ham blogginnlegg av Redfield og Alex Bradley fra Harvard]

Alex Bradley, som postet den andre kritikken, er en tidligere geobiologistudent fra laboratoriet ved MIT og er nå på Harvard. Han gjør en god jobb. Spesielt vil forsøket han foreslår på slutten av hans stykke ha vært intuitivt for en med en naturlig produktkjemisk bakgrunn. Analyser det formodede As-inneholdende DNA, eller noe av oligonukleotidene avledet fra det, ved høyoppløselig massespektrometri ved bruk av MALDI TOF eller HPLC-MS med en QTOF. Massespektrene ville unambiguoulsy bekrefte eller motbevise tilstedeværelsen av As.

4. Hazel Barton, University of Northern Kentucky

[Barton vises ikke i artikkelen. Hun er en ledende autoritet på det bisarre mikrobielle livet i huler]

Vel, jeg leste gjennom papiret, og jeg antar at disse er de tingene jeg bare ikke forstår.

1) Hvis organismen kom fra Mono Lake, som har en høyere fosfatkonsentrasjon enn arsen, hvorfor ville det på jorda tilpasse seg ved å lage et arsenisk DNA-ryggrad - i stedet for den mer parsimoniske forklaringen på å utvikle Som motstand (spesielt gitt at medlemmer av dette gruppen er kjent for å avgifte meget høye nivåer som allerede)

2) Forfatterne sier at medlemmene i denne gruppen er arsenakkumulerende arter, men de gjør absolutt ikke noe forsøk på å avgjøre om de store vakuolene som er forbundet med denne organismen inneholder arsen eller hvis akkumulert arsenik kontaminerer alle sine prøver og gir As ' pigger'.

3) Alle ekstraksjonsanalysene er bemerkelsesverdig rå og gjør ingenting for å skille ut forurensende arsen fra prøvene - sikkert et must hvis du prøver å argumentere for at arsen er en del av molekylstrukturen til DNA-en og ikke bare er forbundet. Et mer elegant, enklere og tolkbart eksperiment ville være en cesiumkloridgradient - opprinnelig brukt til å demonstrere den semi-konservative karakteren av DNA-replikasjon. Hvis As dannet DNA-ryggraden, ville DNA-en i As-voksen celler være mye tyngre.

4) Et antall referanser i papiret var enten generisk eller utdatert. Dette er vanligvis et hint at kanskje folkene ikke kommer opp på det mest relevante materialet, som for eksempel fosfolipidendringer som er sett i Sargasso Sea-populasjonene (jeg tror jeg fortalte det i mine tidligere e-postmeldinger).

Jeg vil gjerne si at jeg ikke er fornøyd med Rosie Redfield-anmeldelsen. Det er viktig at vurderinger av enkeltpersoner som ikke er eksperter på feltet, ikke har så mye vekt som de opprinnelige korrekturleserne, uansett hvor offentlig anmeldelsen er. Jeg følte at hennes anmeldelse hadde like mange feil i den.

Alex Bradley anmeldelsen var bra. Den arseniske dissocieringshastigheten ville ganske mye være en spiker i kisten hvis forskerne ikke gjorde noe for å stabilisere strukturen.

For meg representerer papiret noe som alle kandidatstudenter blir fortalt å tenke på - utvikle eksperimenter som har som mål å avvise hypotesen, ikke støtte den. Hvis du ikke kan avvise det, må du godta det. Disse forsøkene ble i de fleste tilfeller vist til 'support ', ikke test den sentrale hypotesen. Det er en nybegynnerfeil, og veiledere, korrekturlesere og redaktører har så mye feil for ikke å fange det som noen.

5. Michael Russell, Jet Propulsion Laboratory

[En annen unsung kommentator, Russell studerer mulige ruter til livets opprinnelse.]

Jeg hadde ikke sett dem [Redfield og Bradley 's kommentarer], men de ser bra ut til meg. Mine bekymringer var i forhold til de astrobiologiske påstandene og begrenset til det faktum at kosmiske overflodforhold er P: Som => 1000: 1 og at Som alltid vil være i redusert form (som arsenider ikke arsenerer) på en pre- (bio) oxygenert planet mens fosfat alltid er stabilt i forhold til et magnesium-jern-silikatmantel, litosfære og skorpe.

[Med andre ord, arsen ville være en usannsynlig ingrediens i livets opprinnelse på andre planeter.]

6. Jonathan Eisen, University of California, Davis

[Jeg spurte Eisen både om vitenskapen og nektelsen av medforfatterne til å svare på kritikk, siden Eisen er sammen med å være en ledende mikrobiolog, en talsmann for gjennomsiktig vitenskapelig kommunikasjon.]

Jeg merker to ting om papiret:

1. Det vil nesten sikkert være bedre måter å vise at DNA har arsen i det i stedet for fosfat. Det har vært en av kritikene der ute, og jeg tror det er veldig gyldig. For et papir i Science burde de ha gjort andre typer analyser for å vise som i DNA.

2. Det faktum at deres medier har P i det, er veldig forstyrrende for meg. I hovedsak vil dette være som å hevde at du fant et katalytisk RNA i et ekstrakt uten først å fjerne protein. De kunne nesten sikkert ha funnet noen måte å rydde ut mer P fra media. Jeg merker at det virkelig ser ut til å være ganske syk på bare som og da mye bedre med flere P.

I beste fall bør resultatene betraktes som svært foreløpige. I mange tilfeller er det fint å ha foreløpige utgivelser publisert i høyprofilerte tidsskrifter, og jeg skal ikke kritisere redaktørene her i seg selv. Men det er et stort problem her fordi ordene i papiret ikke engang antyder det foreløpige ved dette arbeidet. De er veldig avgjørende. Og det tror jeg at redaktørene burde ha tatt og fast eller ikke tillatt papiret.

I lys av den preliiminære utilsiktede karakteren av resultatene, er det virkelige problemet her presentasjonen til pressen av forfatterne og NASA og kohorten. Først gjør de krav uten noen reelle advarsler. Og så, enda verre, legger de til nye krav langt utover papiret som "Ny form for liv". Dette er tydeligvis ikke en ny form for liv. i beste fall er det en feil at mennesker har engrained å gjøre noe som er unikt med sin kjemi. Skulle vi da si til Dolly, er sauen en ny form for liv fordi det var en klone?

Når det gjelder nedslaget, er noen litt over toppen og for personlig kritisk for spillerne. Men jeg tror at NASA og forfatterne satte seg opp for noe av dette ved deres overdrevne krav i pressen. Hvis de sier at de ikke vil svare på svarene, unntatt i tidsskrifter som er absurde. De utførte vitenskap ved pressemelding og pressekonferanse. Enten de hadde rett eller ikke i sine krav, er de nå hykleriske hvis de sier at det eneste svaret skal være i den vitenskapelige litteraturen.

7. Rosie Redfield: University of British Columbia

[Patientens null av arsenikritikerne. Jeg ringte Redfield og snakket med henne om hennes reaksjoner på papiret. Du kan lese hennes løpende kommentarer på egen blogg.]

8. Forest Rohwer, San Diego State University

[En positiv kommentar, med seriøse forbehold.]

Jeg er skeptisk, men med fingrene krysset at forfatterne er riktige. Det ville være veldig kult hvis en slik feil fantes. Det finnes en rekke mikrober som har fått P-begrensninger ved å erstatte P i lipidene. Jeg kjøper heller ikke helt biokjemiske argumenter som arsen ikke kunne erstatte P i DNA.

Det er alltid et arbeid som livet kan finne. Når det er sagt, er eksperimentelle bevis i papiret ganske svakt. Forfatterne har gjort en god jobb med å tilby mange støttende verk, men ingen av argumentene er veldig overbevisende alene. Vi håper at når støvet rydder, er de riktige. Hvis ikke noe annet, har forfatterne fått folk til å tenke på noen grunnleggende forutsetninger.

9. John Roth, University of California, Davis

DNA-resultatene ser merkelig ut til meg. I figuren ser det ut som om de tungt overbelastede gelen med DNA fra -As / + P-platen og underbelastet DNA fra + As / -P-voksen stammen. (Sistnevnte viser ingen RNA, som jeg forstår gelen.) Størrelsesforskjellen mellom DNA-båndene kan bare reflektere overbelastningen, men jeg er tvilsom. Dette er viktige ting - hvorfor ikke kjøre en fin gel, jevnt lastet og få en haug med rent DNA.

Det blir verre når du ser på atomforholdene som er trykt under gelen. Det er veldig liten forskjell i forholdet mellom As / C (begge tallene må multipliseres med 10e-6). I tillegget sier de at forholdet mellom As / P for de beste prøvene vokst + As / -P er noen få prosent. Dette er i strid med inntrykket gitt at mye As er innarbeidet. Men selv noen få prosent ville være imponerende hvis sant.

Jeg er bekymret for massespesifikasjonen basert på mengder materiale som er oppgitt i tillegget. Mitt inntrykk er at det ikke er mye DNA eller RNA i prøvene de testet. Det er så mye As og P i gelemnet (tatt fra et sted utenfor bandet) som det er i bandene. Hvis alle disse målingene ligger over en høy bakgrunn av inneboende forurensende atomer, ser jeg ikke hvordan man kan tolke dette.

Videre bevis på at noe er av, er at massespektmålinger viser betydelig arsenat i DNA tatt fra celler som vokser i overskudd av fosfat og ikke gitt arsenat. Dette kan ikke være overraskende hvis min tolkning av gelemnet er riktig (så mange som og p der som i bandet).

Så, med mindre jeg har feil fortolket manuskriptet. Jeg sier at de trenger å rense en betydelig mengde DNA og rydde det godt. Hvis de gjør massespekt så ser de større fragmenter av DNA med Som i stedet for fosfat, kan det bli imponerende.

Det nysgjerrige er at hvis det blir så lett å få kraftige data, hvorfor ble dette trykt i sin nåværende form?

Beklager å høres så gretten, men det er vår okse som blir gored. Jeg mistenker at NASA kan være så desperat etter en positiv historie at de ikke ser etter noen seriøse råd fra DNA eller mikrobiologifolk.

[Roth sendte en følgepost]

Jeg lurer på om de kanskje gjorde DNA-massespektroskopien ved hjelp av agarplugger tatt fra gelen og aldri ekstrahert DNA / RNA.

Gelenes masse er enorm, slik at antall atomer av DNA / RNA er ubetydelig i forhold til sammensetningen av gel-fast agarose.

Det kan være hvorfor sammensetningen av den tomme gelskiveen er så lik den for skivene med DNA / RNA.

10. Gayle Woloschak, Northwestern University

[Woloschak er ekspert på typen røntgenmikroskopi som var en av metodene som forskerne brukte for å identifisere arsen i DNA. Dette er det eneste ubehandlet positive svaret jeg fikk.]

Denne gruppen brukte synkrotronen i Stanford for både XANES og XFM (røntgenfluorescensmikroskopi) analyse av deres bakterier. Studiene var godt gjort; XANES ble gjort for å identifisere hvilken valens (form) av arsen var tilstede i organismer, og XFM ble gjort for å bestemme hvilke elementer som var tilstede ved hvilke konsentrasjoner i cellene. Det viktigste funnet var ikke bare det høye nivået av arsen, men også de svært lave, kanskje ikke-påviselige nivåene av fosfor. I menneskelige celler utgjør fosfor en stor del av cellen, hovedsakelig på grunn av fosfor i DNA, men også på grunn av mange fosforholdige proteiner. Arbeidet er spennende fordi arsenet ser ut til å ha erstattet fosfor helt i disse cellene. Dette er et seminal funnet i litteraturen og vil endre måten vi tenker på hvordan genetisk materiale fungerer. Det vil nå være interessant å avgjøre om det genetiske materialet fungerer på samme måte som arsen som det gjør med fosfor og også om arsen kan erstatte fosfor på RNA og proteiner også.

11. George Cody , Carnegie Institution

Jeg har vært oppmerksom på hypotesen om muligheten for substitusjon av arsenat til fosfat i noen tid, har Felissa gitt samtaler om dette emnet på Gordon Research Conferences jeg har deltatt på og hjemme hos meg. Problemet som alltid kommer opp er anlegget for hydrolyse av arsenoesterbindinger (som nevnt i 2. blogg du sendte meg - jeg kunne ikke få tilgang til den første) og stresset av Steve Benner. Jeg er enig med den andre bloggeren om at det riktige eksperimentet ville være massespektrometri som uklart ville avgjøre om et arsenat-ryggrad var tilstede eller ikke i DNA. Jeg kan ikke godta denne påstanden før et slikt eksperiment (enkelt utført) utføres. Den andre bloggeren gjør også et utmerket poeng angående hva som utgjør mindre mengder fosfat. Jeg husker en sommerinterne i laboratoriet ved et uhell å dyrke en bakteriell biofilm fra en løsning av konsentrert fumarat, urea og ammoniumhydroksyd i ultra rent vann (ikke overraskende ammoniakkoksiderende bakterier); Vi var overrasket, men mikroorganismer var tydeligvis i stand til å skaffe de nødvendige næringsstoffene, for eksempel fosfat, fra et sted til å vokse til et punkt, blir det lett å observere. Mikroorganismer kan gjøre litt med litt. Jeg husker en rapport i naturen av Benjamin Van Mooy (WHOI) der det ble vist at visse marine organismer kan bruke sulfat i lipider når tilgjengeligheten av fosfat er svært lav. Egentlig, hvis arsenat hadde erstattet fosfat hvor som helst, ville jeg ha sett på lipidene først, igjen ved hjelp av massespektrometri.

Filosofisk, hvis det viste seg at en organisme kunne bruke arsenat i stedet for fosfat, ville dette etter min mening ikke omskrive livets regler som vi kjenner det; bortsett fra hydrolyseproblemet, er arsenat kjemisk meget lik fosfat. En forsiktig kjemiker kan trolig syntetisere DNA-oligomerer med en arsenat-ryggrad. Som jeg forstår, er dette nettopp hvorfor arsenat er et gift. Til slutt er ideen om en skyggebiosfære interessant, men det må demonstreres å være virkelig forskjellig fra eksisterende biokjemi, for eksempel virkelig nye metabolske veier, forskjellige baser for koding, forskjellige aminosyrer eller enda bedre enzymer som ikke var basert på aminosyrer i det hele tatt.

Som det gamle ordtaket går "Ekstraordinære krav krever.

"[.

etc.]

Sannsynligvis det jeg har sagt, spegler det du har hørt fra andre.

12. Steven Benner, Stiftelsen for anvendt molekylær evolusjon

[Benner hadde disse kommentarene i forrige uke, i oppkjøringen til NASAs pressekonferanse på torsdag, hvor han syntes å uttrykke sin skepsis]

Dette arbeidet gir et viktig system for å fremme vår forståelse av hvordan terran livet kan tilpasse seg miljøer rik på arsenat, men mangel på fosfat.

Den rapporterte mikroben kan være et utmerket system for å lære i hvilken grad denne tilpasningen gjenspeiler mekanismer for å tolerere arsenat, om mikroben har nye metabolske veier eller biostrukturer som inneholder arsen og mest spennende, om organismen har funnet måter å erstatte arsenat til fosfat i standard biomolekyler.

Dataene i papiret rapporterer et bemerkelsesverdig trekk ved denne organismen, en evne til å vokse med tilsatt fosfat (uten tilsatt arsenat), en evne til å vokse med tilsatt arsenat (uten tilsatt fosfat), men manglende evne til å vokse i fravær av begge tilsatte arsenat og tilsatt fosfat.

Baksiden av konvoluttberegningene tyder på at mengden fosfat som synes å være tilstede når fosfat ikke er direkte tilsatt (dette fosfat antas å komme fra forurensning i kulturblandingene) er knapt tilstrekkelig, hvis det er tilstrekkelig i det hele tatt, å støtte inventarien av ribosomal RNA, overføre RNA, DNA og metabolsk fosfat som kreves for standardcellemetabolismen.

Hvordan denne organismen har kjøpt denne funksjonen, er fortsatt ukjent. Jeg ser ingen enkel forklaring på de rapporterte resultatene som er i stor grad konsistent med annen informasjon som er kjent for kjemi.

Spesielt kan enhver hypotese om at arsenat erstatter fosfat i biomolekyler som DNA (hvor arsenat diestere erstatter fosfat diestere) eller NADH og ATP (hvor pyroarsenat erstatter pyrofosfat) må håndtere kjente hastigheter for hydrolysen av arsenatestere og arsenatanhydrider i vann .

Arsenatestere faller fra hverandre i vann med halveringstid målt beleilig i løpet av minutter. Arsensyreanhydrider faller fra hverandre i vann med halve liv målt i sekunder. I motsetning til dette tar den ukatalyserte hydrolysen av fosfatdystere i tusen år. Disse hastighetskonstantene er godt målt, og er en hjørnestein i fysisk organisk teori som forener mye som er kjent om fosfater, arsenater og analogien mellom disse to.

Selv om det er tenkelig at et levende system kan ha andre og tredje molekyler til å interagere med slike nye arsenatholdige forbindelser for å stabilisere dem i en celle, er det ikke klart at de samvirkende molekylene ville forbli i kontakt med nytt arsenat-DNA etter prosedyrene ( fenol og kloroformutvinning, etanolutfelling) brukes til å isolere produkter som er vist for eksempel i gelen i figur 2. Det er heller ikke klart hvorfor båndet i gelen ville bli så skarpt definert hvis det var arseno-DNA assosiert med stabiliserende molekyler.

Således er det fortsatt å bli fastslått at denne bakterien bruker arsenat som erstatning for fosfat i dets DNA eller i noe annet biomolekyl som finnes i "standard" terranbiologi.

Hvis imidlertid den erstattede hypotesen i dette papiret er etablert ved kjemisk analyse, vil resultatet få feiende konsekvenser. Det vil reversere et århundre med informasjon om komparativ oppførsel av fosfater og arsenater. Det vil også vise en type kontinuitet i biologi mellom to strukturer som har svært forskjellige egenskaper som sjelden ses.

I dette tilfellet vil DNA med fosfatlinkere, som ikke krever stabilisering av interaksjonsmolekyler, kontinuerlig morphed inn i et DNA med arsenatlinkere som krever mange av disse samvirkende molekylene, som virker gjennom morphing-prosessen. Fra et biokjemisk perspektiv vil dette være mer enn bemerkelsesverdig.

Fordi hypotesen om arseno-DNA er i motsetning til forventninger basert på så mange veletablerte kjemiske fakta, forventer jeg at hypotesen vil bli avvist perfeksjonært av de fleste biologiske kjemikere. Men perfunktorisk avskilling av tilsynelatende fantastiske hypoteser er en måte å garantere at selv gyldige funn overses, og derfor bør det ikke gjøres rutinemessig. Boken legger ut en prosess som bør følges i styring av slike hypoteser.

I dette tilfellet er prosessen enkel å bruke. Molekylene som er isolert i båndet bokset i bane 2 av gelen i figur 1 A, bør lett bli underlagt standardverktøy som brukes i kjemi for å bestemme deres strukturer, akkurat som strukturen av et annet naturlig produkt er blitt bestemt. Er båndet degradert av syre eller base? Er den fosforylert av DNA kinase? Er det fordøyd av exonuklease? Hvilke fragmenter genereres av hver av disse prosessene?

Ethvert naturlig produkt som kan isoleres så rent som båndet i figur 2A, kan ha sin struktur bestemt.

Inntil dette skjer, synes hypotesen å falle inn i kategorien "eksepsjonell" som, som Carl Sagan bemerket, krever ekstraordinær støtte.

13. Bill Summers, Yale University

[Summers er et æresmedlem i denne listen. Han er biokjemiker og historiker av vitenskapsforfatter av den utmerkede Felix d 'Herelle og opprinnelsen til molekylærbiologi. Han postet en irritert kommentar på min Facebook-side som svar på en oppdatering på arsen-situasjonen, og det syntes å passe inn her. Han ga meg tillatelse til å sitere ham.

]

Takk, Carl, for din rapportering om dette forferdelige papiret .. så snart jeg så sprøytenarkomanen, lest jeg papiret.

Vitenskapen (mag) synes å følge prinsippet om at jo mer oppsiktsvekkende påstanden er, desto lavere er dommerens standarder. En uke mer arbeid ville ha tillatt forfatterne å bestemme graden av Som erstatning for P, ved å si hydrolyse til nukleotider etterfulgt av massespekt. Rapporten av As: C-forhold uten overslag over bakgrunnen var dumt, og foreslår i beste fall liten erstatning. Med et 1000 ganger molært overskudd av As til P, er det sannsynlig at det er sjeldne tilfeller for misinkorporering bare på et termodynamisk substrat utvalgsbasis. Som en av mine kolleger sa: "B.

S.


Interessante Artikler

Mystiske arter kan ha interbreed med mennesker

Mystiske arter kan ha interbreed med mennesker

Historien om menneskelig evolusjon blir stadig mer komplisert. Forskere denne uken kunngjorde oppdagelsen av et lårben som kunne tjene som bevis på en ny gren i vårt slektstre. Lårbenet var datert til rundt 14.000 år siden, og utfordret forestillingen om at andre arter av gamle mennesker døde etter at moderne mennesker hadde opptrådt. I ste

Er det en genetisk grunnlag for å løpe etter alle?

Er det en genetisk grunnlag for å løpe etter alle?

DNA Genetikere avdekker et annet nivå av menneskelig etnisk mangfold: Det kan ikke være hvilke gener vi har så mye som måten de oppfører seg på som står for våre forskjeller. Ved hjelp av det internasjonale HapMap-prosjektet, som katalogiserer humane genvarianter på tvers av populasjoner, samler forskere fra University of Pennsylvania Vivian Cheung og Richard Spielman først sekvensene av en bestemt hvite blodcelle fra 82 asiater og 60 personer av europeisk nedstigning. Deretter

Jägeren-samlere i oss

Jägeren-samlere i oss

Lesley-Ann Brandt En av grunnene til at HGDP-populasjonene er vektet mot urfolksgrupper er at det var forståelse for at disse populasjonene kanskje ikke vil være lengre etter verden i deres nåværende form. Men gjenvinningen av Taino-genomet illustrerer at selv om befolkningen ikke lenger er hos oss. de

På utdanning og  'Science Literacy '

På utdanning og 'Science Literacy '

Mens jeg forbereder lørdagens utdanningspanel, la vi gå tilbake til et beslektet emne som diskuteres her i løpet av de siste ukene. Jeg er nysgjerrig på å finne ut hvordan våre nye lesere føler om begrepet " science literacy ". Tror du det er noe lært i klasserommet eller ervervet ved naturlig nysgjerrighet og ivrig intellekt? Er en

Vitenskapsforfattere: Du har store krefter.

Vitenskapsforfattere: Du har store krefter.

Nyhetene i disse dager er dystre for vitenskapssinnet. Guvernøren i Texas, som også vil være din president, sier at Texas skoler lærer kreasjonisme. (De skjønner ikke, selv om Perry-som utnevnte en kreasjonist til å lede statsrådets utdanning - kan ønske seg noe annet.) Astrophysicist Neil deGrasse Tyson snakket lidenskapelig på HBO om landets retrett fra drømmer. Så jeg f

NCBI ROFL: Farge og kvinners attraktivitet: når røde klær blir oppfattet som å ha en mer intens seksuell hensikt.

NCBI ROFL: Farge og kvinners attraktivitet: når røde klær blir oppfattet som å ha en mer intens seksuell hensikt.

"Forskning har vist at med noen nonhuman primater, er rød forbundet med større seksuell attraktivitet hos kvinner, og nyere studier har funnet ut at en kvinne med røde klær øker tiltrekningsadferd hos menn. Imidlertid er mekanismen som forklarer slik atferd, ikke studert. I dette eksperimentet antydet vi at menn overvurderte kvinners seksuelle hensikt når de hadde på seg røde klær. Deltake