actualiteitsforums - Enkele post bekijken - NASA heeft nieuws over aliens

Giftige ontvangst voor arseenbacterie

BRUSSEL - Hoe langer wetenschappers ernaar kijken, hoe meer ze gaan twijfelen aan de bizarre bacterie die de Nasa vorige week presenteerde. Is zij echt wel een nieuwe vorm van leven?

Dé ontdekking van het jaar. Dat was de eerste reactie van de meeste wetenschappers toen ze hoorden van de bizarre levensvorm die geologen van de Nasa in een Californisch zoutmeer hadden opgevist. Een unieke bacterie die, anders dan alle andere leven op aarde, geen fosfor nodig had om te overleven, maar arseen kon gebruiken voor de bouw van haar DNA, eiwitten en vetten.

Het was du jamais vu wat de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie had ontdekt, en haar vakkundige propaganda-afdeling zorgde er wel voor dat die boodschap overal in de wereld vooraan in de nieuwsberichten zat. Maar nu het stof rond de ‘doorbraak' wat is gaan liggen en wetenschappers wereldwijd de gelegenheid hebben gehad om het technische verslag in te zien dat het Amerikaanse vakblad Science afgelopen vrijdag over de vondst publiceerde, groeit de achterdocht.

Internetfora gonzen van de kritiek. ‘Overhypte vondst', schrijft iemand, ‘schaamteloos opgeblazen resultaten', vindt een ander, en ‘was een van mijn studenten hiermee komen aanzetten, ik had ‘m z'n huiswerk laten overdoen', post weer iemand anders. Over het algemeen vinden de critici het verhaal in Science rommelig, en de conclusies overhaast. Uit de aangereikte gegevens, zo vinden de critici, valt net zo goed te concluderen dat de bacterie helemaal geen arseen inbouwt in haar cellen, maar daartoe elk restje fosfor dat ze vinden kan, benut – onderwijl proberend zich het giftige arseen van het lijf te houden.

‘Het is hoofdzakelijk een discussie tussen believers en non-believers', zegt Dirk Iserentant van de vakgroep Biomedische Moleculaire Biologie aan de UGent. ‘Dat komt omdat het bewijs in Science niet sluitend is. De onderzoekers tonen niet ondubbelzinnig aan dat arseen de plaats van fosfor inneemt in de ruggengraat van DNA.'

En precies op die plaatsverwisseling berust de vermeende uniciteit van de bacterie, die voorlopig GFAJ-1 is gedoopt. Als het klopt dat zij arseen gebruikt waar alle andere leven voor fosfor kiest, dan haalt dat een streep door de aanname dat alle leven op aarde is opgebouwd uit zes scheikundige elementen: zuurstof, waterstof, koolstof, stikstof, zwavel en fosfor.

Nasa-onderzoekers onder leiding van Felisa Wolfe-Simon kweekten GFAJ-1 in hun lab op voedingsplaatjes waarin de voedende fosforzouten geleidelijk werden vervangen door arseenverbindingen. Door vervolgens radioactief arseen aan de kweek toe te voegen en met massaspectrometrie te volgen waar dat heen ging, denken zij te hebben bewezen dat de bacterie het scheikundige element inbouwt in haar bestanddelen, zoals celmembranen, vetten en eiwitten. Zelfs in de ruggengraat van haar DNA (het informatiedragende molecule) en in ATP (de energieleverancier) zou fosfor grotendeels zijn vervangen door arseen.

Maar die gevolgtrekking valt niet bij iedereen goed. ‘Het bewijs is indirect verkregen', zegt Dirk Iserentant: ‘gebaseerd op de verhouding arseen/fosfor, niet op structuuranalyse van bijvoorbeeld DNA. Er zijn met andere woorden geen harde aanwijzingen dat arseen fosfor vervangt, en in die zin weegt het onderzoek inderdaad nogal licht. Maar het is niet eerlijk om daarom meteen maar alle resultaten van tafel te vegen. Wel is er nog werk aan de winkel. Een structuuranalyse moet het sluitende bewijs leveren dat er arseen in het DNA zit, in plaats van fosfor.'

Kwetsbaar

Dat meer bewijs nodig is, vindt ook Barry Rosen, biochemicus aan de Florida International University in Miami. ‘Het zou aardig zijn als de Amerikanen hard konden maken dat arseen ook echt meedoet in de cel, in plaats van er alleen maar in aanwezig te zijn. De massaspectrometrie die ze voorleggen, suggereert weliswaar dat er arseen op het DNA zit, maar bewijst niet dat het daarin de plaats van fosfor heeft ingenomen.'

Rosen gelooft het pas echt, zegt hij, als bij de bacterie stofwisselingsmoleculen worden gevonden, zoals glucose-6-fosfaat, waarin arseen fosfor heeft vervangen. ‘Ik vraag me af of zulke arseno-enzymes zouden kunnen functioneren. Ik betwijfel het. Arseenverbindingen zijn veel kwetsbaarder in water dan fosfaatverbindingen. Ze vallen al na een paar minuten uit elkaar.'

Arseen is voor de meeste levende wezens ontzettend giftig, maar gedraagt zich scheikundig precies als fosfor. Dat verklaart waarom het technisch mogelijk is om het in de plaats van fosfor te zetten. Moeilijker te begrijpen is dat dat kan zonder de stofwisseling van de bacterie compleet in de war te brengen – wat gebeurt bij hogere organismen en verklaart waarom arseen zo giftig is.

Maar als het klopt, is dit een sterk verhaal, vindt Erik Smolders van de afdeling bodem- en waterbeheer van de KU Leuven – al vindt hij het jammer dat de Amerikanen hun kweekbodems niet honderd procent fosforvrij hebben gemaakt, maar enkele spoortjes in het voedingsmedium achterlieten. ‘Nu blijft de mogelijkheid bestaan dat het DNA van de bacterie deels nog gewoon fosfor bevat, omdat de cellen nog net genoeg fosfor aan boord hadden om normaal DNA mee te maken. Misschien waren die paar restjes fosfor toch voldoende om het DNA mee te voeden.'

Maar dan is het toch wel kras, vindt Kevin Verstrepen van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie, dat de bacterie wél kan leven op een voedingsbodem die fosfor bevat, én op een voedingsbodem die arseen bevat in plaats van fosfor, maar níet op een bodem die fosfor noch arseen bevat. ‘Dat is het experiment dat aangeeft dat de Nasa-wetenschappers het bij het juiste eind kunnen hebben, en dat arseen minstens gedeeltelijk de biologische rol van fosfor kan overnemen. Misschien niet in het DNA, maar dan wel in bijvoorbeeld eiwitten, en dat zou ook al behoorlijk straf zijn. De experimenten die tot nu toe gerapporteerd werden, geven toch wel aan dat er iets bijzonder aan de hand is, en dat het niet gaat om een bacterie die gewoon alleen maar arseen verdraagt, maar dat ze het ook echt kan gebruiken in haar moleculen.'

Maar Verstrepens VIB-collega Joris Messens, gespecialiseerd in de werking van eiwitten waarmee bepaalde grondbacteriën arseenvervuiling bestrijden, kan het maar moeilijk vatten. ‘Het lijkt zo onwaarschijnlijk. Een cel heeft tijd nodig om van een fosfaatstofwisseling op een arseenstofwisseling over te schakelen. Daarvoor zijn veel wijzigingen nodig in zeer veel eiwitten – arseen is groter dan fosfor, zodat de hele eiwitmachinerie erop moet worden aangepast, anders zakt het raderwerk in elkaar.'

‘Dat lukt niet met een vingerknip, zeker niet na enkele weken bacteriën kweken op een voedingsbodem met arseen. Daarvoor heb je een evolutie-tijdschaal nodig. Of het moest zijn dat deze bacterie zo geprogrammeerd is dat ze een dubbel setje eiwitten en enzymen heeft, het ene gebaseerd op fosfor, het andere op arseen, en dat ze afhankelijk van de beschikbare voedingsstoffen kan switchen tussen de twee – dát zou pas sterk zijn.'

Speculatie

Laat dat nu precies zijn wat Felisa Wolfe-Simon gelooft, al geeft ze toe dat dit deel van haar verhaal pure speculatie is. De Amerikaanse vermoedt dat haar arseenbacterie is ontstaan in de hete arseenbronnen die op de vroege aarde heersten. Daar zou ze hebben geleerd met arseen om te gaan, en dat vermogen zou ze nooit zijn verloren. Toen andere levensvormen later leerden om met het stabielere fosfor een bestaan op te bouwen, zou ze dat kunstje van hen hebben afgekeken, zonder daarom het vermogen te verliezen om zich met arseen overeind te houden.

Van de aantijgingen van haar collega's is Wolfe-Simon overigens maar matig onder de indruk. ‘Ik laat mij niet tot een welles-nietesdiscussie verleiden', zei ze tegen een verslaggever van Nature. ‘Wie inhoudelijke bezwaren heeft moet die maar publiceren in een vakblad, nadat ze door de redactie zijn gecheckt. Ook ons artikel is door zo'n peer review gegaan, alvorens het in Science kwam.'

DS, 09-12-2010