Elk levend wezen op aarde is in de kern hetzelfde. Alle DNA, eiwitten en vetten (lipiden) zijn voor het grootste deel opgebouwd uit zes stofjes: koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en fosfor. Tenminste, dat dachten we. Nu is er een organisme gevonden dat van deze regel afwijkt. Amerikaanse wetenschappers presenteren een bacterie die de fosfor in het DNA kan vervangen door de voor mensen extreem giftige stof arseen.
Een foto van GFAJ-1 bacteriën gemaakt met een scanning elektronen microscoop. De bacterie neemt een langwerpige vorm aan als deze in een fosforarme en arseenrijke omgeving zit. Afbeelding: © Science/AAAS
Naadloos
Arseen lijkt op fosfor, chemisch gezien. De stoffen staan onder elkaar in het periodiek systeem der elementen, wat betekent dat de stoffen voor het grootste deel dezelfde chemische verbindingen aan kunnen gaan. In theorie zouden levende wezens dus beide stoffen kunnen gebruiken voor hun DNA en eiwitten, maar arseen leek altijd te onstabiel omdat het reactiever is dan fosfor.
Nu schrijven wetenschappers van NASA in het vakblad Science dat ze een bacterie van de stam GFAJ-1 uit de protobacteriefamilie Halomonadaceae hebben gevonden die toch gedijt op arseen. De bacterie hield zich schuil in het arseenrijke Mono Lake-meer in Californië. Uit laboratoriumtests blijkt dat de microbe naadloos het fosfaat (PO43-) in zijn DNA en eiwitten kan vervangen door arsenaat (AsO43-).
Routes naar leven
Mono Lake, Californië, waar de bacterie is gevonden. Het meer is zout, basisch en bevat hoge concentraties arseen. Afbeelding: © Henry Bortman
De ontdekking van de GFAJ-1 bacterie zet de discussie over het ontstaan van leven op zijn kop. Het ontbreken van fosfor is geen barrière meer, ook niet op planeten waar fosfor schaars is. Vergroot dit de kans dat het leven zoals wij dat kennen (gebaseerd op DNA) ook elders in het heelal aanwezig is?
Paul Groot, hoogleraar Sterrenkunde aan de Radboud Universiteit Nijmegen, twijfelt. “Aan de ene kant zeg ik nee, want arseen is veel zeldzamer dan fosfor. Leven ontstaat uit de meest voorkomende elementen, dus de kans is klein dat je leven met arseen tegenkomt. Aan de andere kant blijkt uit dit onderzoek dat er meerdere paden zijn om tot zulke biologische verbindingen te komen. Er zijn dus meerdere routes naar leven mogelijk.”
Bron: A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus, Felisa Wolfe-Simon et al, Science, 2 december 2010.
"en dan te bedenken dat arseen een meer dan twee maal zo'n hogere atoommassa heeft dan fosfor.
Men kan dus koolstof vervangen door silicium en zwavel door seleen (in een lab. omgeving) en toch een levende gelei in handen hebben.
