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2010年12月 3日
Rachel Ehrenberg
米航空宇宙局(NASA)の研究者らが、生物の主要6元素(炭素、水素、窒素、酸素、リン、
硫黄)の1つであるリンの代わりに、砒素を使って細胞を増殖させることに成功した。
これまでの生物学の常識を覆す発見だ。
『Science』誌オンライン版で12月2日(米国時間)に発表された論文によれば、この細菌は、
砒素の一種を自身の細胞機構に取り込むだけでなく、DNAにさえ取り込むようだという。
砒素は、DNAの整然とした二重らせん構造を維持したり、タンパク質を活性化したり、
体内を駆け巡って細胞にエネルギー供給したりするといったリンの果たす役割をこなす
には、化学的に不安定すぎると考えられてきた。砒素はリンと化学的な性質が似ている
ため、身体に取り込まれやすいが、強い毒性がある。
すべての生体のエネルギー通貨と呼ばれる「ATP」(アデノシン三リン酸)の「P」は、
「phosphate」(リン酸塩)の頭文字だ。また、生命の遺伝情報を含むDNAの二重らせん
構造を支える物質は、リン酸塩で構成されている。
この細菌は、カリフォルニア州のヨセミテ公園近くにある塩湖モノ湖の堆積物から
見つかった。モノ湖の湖水は海水の3倍の塩分を含み、アルカリ性も高い。水が
閉鎖系で、外部に流出しないためだ。しかし、エビや藻、昆虫などは生息している。
リンや炭酸塩や硫黄のほか、砒素も多い。
モノ湖で採取した細菌複数を研究室で糖分などを与えて培養して調べたところ、
リンが無い環境の場合、リンの代わりに砒素を代謝に使い、増殖できる細菌を発見
した[通常はリンを代謝に使うが、砒素も利用できる]。この細菌は、塩水を好み、
ほとんどは海水にいるHalomonadaceaeに属するもので、『GFAJ-1』と名付けられた。
光合成を行なう際に、[通常の酸素ではなく]砒素[の酸化還元反応]を使う細菌は、
以前に発見されている(日本語版記事)が、砒素自体を細胞に取り込む細菌の発見は
初めてだ。[リンク先の日本語版記事によると、光合成に砒素を利用する細菌も、
モノ湖から発見された。現存する生物の中でも、20種以上の細菌と藻類が、砒素を
利用して光合成を行なっている。モノ湖で採取された細菌は、原始の地球に似た、
酸素の欠乏した環境に生息できるもので、「砒素を利用して光合成を行なった
最初の生物」につながる直系の子孫と考えられるという。なお、砒素を吸収する
シダも発見されており、土壌の浄化に利用が期待されている]
原始の生命は砒素が多い環境で発生し、リンを使う生命はその後で発生した
可能性がある。また、砒素をベースにした生態系は、地球上に未発見のまま存在
しているのかもしれないし、宇宙のどこかに存在しているのかもしれない。
一方、リン酸塩と砒酸塩はどちらも凝集させることができるが、この凝集した塊は
わずかに負の電荷を帯びるため、わずかに正の電荷を帯びているDNA がこの塊に
引き寄せられる可能性があると、南フロリダ大学の生物地球化学者Matthew Pasek氏は
言う。同氏は、DNAの一部で検出された砒素は、そのDNAの近くに塊として存在して
いて、DNAがその塊に巻き付いていったのではないかと推測している。
{この翻訳は抄訳です}[日本語版：ガリレオ-佐藤卓／合原弘子]
▽記事引用元 WIRED VISION
URLﾘﾝｸ(wiredvision.jp)
▽画像 Halomonadaceaeに属する細菌GFAJ-1（Images: Science/AAAS）
URLﾘﾝｸ(www.wired.com)
URLﾘﾝｸ(www.wired.com)
細菌が発見されたモノ湖。Tufaという石灰岩堆積物が見える（画像はWikipedia）
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