Andrej Kuutmann, doktorand i astrobiologi med bas i Berlin som bloggar på och annorstädes skriver om en ny astrobiologisk upptäckt.


Ett annat slags liv? Bakterier från Mono Lake som lärt sig leva med arsenik. (Bild: Jodi Switzer Blum)

Den lilla proteobakterien GFAJ-1 av familjen Halomonadaceae har visat sig kunnat göra något som inget annat känt liv på jorden kan: den kan binda arsenik i sina biomolekyler, specifikt i sitt DNA (Science, Astrobiology Magazine, SR Vetenskapsradion, DN, Aftonbladet). Bakterien använder det istället för fosfor och den så kallade fosfatgruppen i DNA-kedjan, som alltså istället blir en arsenatgrupp.

GFAJ-1 har sitt hem i Mono Lake i Kalifornien, en sjö där extrema förhållanden för levande organismer råder. Ett pH-värde kring 10, hög salthalt, och en plats som av Mark Twain kallades ”en livlös, trädlös, avskyvärd öken… den ensammaste platsen på jorden.” Arsenikkoncentrationen är långt över den normala, och vattnet är giftigt för många levande organismer.

Arsenik är giftigt för att det kemiskt är en släkting till fosfor, det vill säga, de står i samma kolumn i det periodiska systemet, och arsenik binder därför till andra atomer på ungefär samma sätt som fosfor. För så gott som alla livsformer är detta ett problem, för arsenikbindningarna är svagare och atomerna något större än fosforatomen, vilket sammantaget inte ger lika stabila biomolekyler. I normala fall klarar inte organismen att ersätta fosfor med arsenik i sin ämnesomsättning och molekylstrukturer. De flesta organismer som inte utvecklat strategier att hantera denna förorening dör om de utsätts för höga arsenikhalter eftersom deras ämnesomsättning bryter ihop.

Men för en liten extremofil som GFAJ-1 har denna miljö en viktig betydelse: där andra livsformer inte trivs, har just denna organism istället anpassat sig, och alltså kunnat hittat en nisch där den har en avgörande fördel. Ett forskarlag av NASA-astrobiologer, lett av Felisa Wolfe-Simon från US Geological Survey, har studerat bakterierna som lever i denna extrema miljö och hittat något anmärkningsvärt: det har visat sig att GFAJ-1 klarar av att inte bara tolerera arseniken, och att sköta sin kemi i höga arsenikkoncentrationer, utan dessutom visar den tydliga tecken på att ha använt arsenik i uppbyggnaden av sitt DNA och sina proteiner.

Upptäckten har föregåtts av ett par dagars vilda spekulationer i elektroniska medier, föranlett av NASA:s pressrelease om att ”NASA ska hålla en presskonferens för att diskutera ett astrobiologiskt forskningsresultat som kommer att påverka sökandet efter bevis för utomjordiskt liv”. Författaren Phil Plait med flera har sett sig tvungna att tona ner de vildaste ryktena om utomjordingar, och en och annan besviken röst kunde anas i det ovanligt stora pressuppbåd som bevakade NASAs presskonferens.

Varför då allt ståhej kring en jordlevande bakterie bland rymdforskare?

Astrobiologin som forskningsområde sysslar med att se de bredare sammanhangen när det gäller livets uppkomst och utveckling. Det har länge diskuterats huruvida andra typer av biokemi än den man ser på jorden skulle kunna finnas, och om kemiskt annorlunda miljöer ändå skulle kunna klassificeras som i princip beboeliga.

Ofta pratar man om möjligheten till kiselbaserat istället för kolbaserat liv, eftersom man kan tänka sig kisel ta en roll liknande kolets i biokemin, om kol inte skulle ha varit så vanligt förekommande. Biokemisten Stephen Benner kommenterade under presskonferensen att hypotetiska livsformer som kan använda arsenik istället för fosfor i sina biomolekyler skulle kanske ha lättare att bilda stabila arsenikbaserade biomolekyler i temperaturer liknande de på Saturnus kalla måne Titan.

GFAJ-1 är inte en utomjording.  Tvärtom, analys av dess ribosom-RNA har visat att den är släkt med andra sjölevande proteobakterier.  Det verkar alltså heller inte som att den är någon form av uråldrigt, alternativt liv, som utvecklats helt separat från befintliga bakterier, vilket det spekulerats omkring – det är en avlägsen släkting till välbekanta och välstuderade bakterier som till exempel E. coli vi har att göra med.

Men upptäckten ger en viktig tankeställare åt astrobiologer. Den visar att vi om vi är för dogmatiska i vår syn på vad liv i universum är och vad det inte är, så kanske vi inte kan hitta spår efter liv när vi har dem mitt framför ögonen. De ”konstigaste” bakterierna på jorden, extremofilerna, är också de som mer än något annat visar vad liv i helt annorlunda miljöer skulle kunna se ut som. Noggrannare studier av GFAJ-1 och andra organismer i dess omgivning kanske leder till att vi får foga ytterligare ett ämne till listan över livets byggstenar: C (kol), H (väte), O (syre), N (kväve), S (svavel), P (fosfor) – och As, arsenik.

Andrej Kuutmann