Arsenpustende liv opdaget i det tropiske Stillehav

Arsen er en dødelig gift for de fleste levende ting, men ny forskning viser, at mikroorganismer ånder arsen i et stort område af Stillehavet. Et team fra University of Washington har opdaget, at en gammel overlevelsesstrategi stadig bruges i dele med lavt iltindhold i havmiljøet.

"Tænker på arsen som ikke bare en dårlig fyr, men også som gavnlig, har omformet den måde, jeg ser elementet på, "sagde første forfatter Jaclyn Saunders, som forskede til sin doktorafhandling ved UW og nu er postdoktor ved Woods Hole Oceanographic Institution og Massachusetts Institute of Technology.

Undersøgelsen blev offentliggjort i denne uge i Procedurer fra National Academy of Sciences .

"Vi har længe vidst, at der er meget lave niveauer af arsen i havet, "sagde medforfatter Gabrielle Rocap, en UW -professor i oceanografi. "Men tanken om, at organismer kunne bruge arsen til at leve - det er et helt nyt stofskifte for det åbne hav."

Forskerne analyserede havvandsprøver fra et område under overfladen, hvor ilt er næsten fraværende, tvinger livet til at søge andre strategier. Disse regioner kan ekspandere under klimaændringer.

"I nogle dele af havet er der en sandwich med vand, hvor der ikke er noget målbart ilt, "Rocap sagde." Mikroberne i disse regioner er nødt til at bruge andre elementer, der fungerer som en elektronacceptor til at udvinde energi fra mad. "

De mest almindelige alternativer til ilt er nitrogen eller svovl. Men Saunders tidlige undersøgelser antydede, at arsen også kunne fungere, ansporede hende til at lede efter beviserne.

Teamet analyserede prøver, der blev indsamlet under et forskningskrydstogt i 2012 til det tropiske Stillehav, ud for Mexicos kyst. Genetiske analyser af DNA ekstraheret fra havvandet fandt to genetiske veje, der vides at konvertere arsenbaserede molekyler som en måde at få energi på. Det genetiske materiale var rettet mod to forskellige former for arsen, og forfattere mener, at vejene forekommer i to organismer, der cykler arsen frem og tilbage mellem forskellige former.

Resultater tyder på, at arsenpustende mikrober udgør mindre end 1% af mikrobepopulationen i disse farvande. Mikroberne, der er opdaget i vandet, er sandsynligvis fjernt beslægtede med de arsenindåndende mikrober, der findes i varme kilder eller forurenede steder på land.

"Det, jeg synes er det sejeste ved disse arsenikrespirerende mikrober, der findes i dag i havet, er, at de udtrykker generne for det i et miljø, der er temmelig lavt i arsen, "Saunders sagde." Det åbner grænserne for, hvor vi kan lede efter organismer, der respekterer arsen, i andre arsenfattige miljøer. "

Biologer mener, at strategien er et overskud fra Jordens tidlige historie. I den periode, hvor der opstod liv på Jorden, ilt var knap i både luften og i havet. Oxygen blev rigeligt i Jordens atmosfære, først efter at fotosyntesen blev udbredt og omdannede kuldioxidgas til ilt.

Tidlige livsformer måtte få energi ved hjælp af andre elementer, såsom arsen, hvilket sandsynligvis var mere almindeligt i havene på det tidspunkt.

"Vi fandt de genetiske signaturer af veje, der stadig er der, rester af det tidligere hav, der har været vedligeholdt indtil i dag, "Sagde Saunders.

Arsenpustende befolkninger kan vokse igen under klimaændringer. Regioner med lav ilt forventes at udvide, og opløst ilt forudsiges at falde i hele havmiljøet.

"For mig, det viser bare, hvor meget der stadig er derude i havet, som vi ikke ved, "Sagde Rocap.

Saunders indsamlede for nylig flere vandprøver fra den samme region og forsøger nu at dyrke de arsenisk indåndende marine mikrober i et laboratorium for at studere dem nærmere.

"Lige nu har vi stykker af deres genomer, bare nok til at sige det ja de laver denne arsenomdannelse, "Sagde Rocap." Det næste trin ville være at sammensætte et helt genom og finde ud af, hvad de ellers kan gøre, og hvordan den organisme passer ind i miljøet. "