早期的研究发现GFAJ-1细菌能在缺乏磷元素的环境中吸收通常被认为有剧毒的砷元素进入细胞内,并利该元素合成类似ATP、磷脂等有机化合物或对蛋白质进行翻译后修饰。


GFAJ-1细菌的发现


GFAJ-1细菌是一种杆状盐单胞菌科(Halomonadaceae)嗜极细菌。


地球生命大约出现在35亿年前,但据科学家研究,在生命诞生之初的十亿年里,地球还没有产生氧气。我们都知道,氧气是地球绝大部分生物维持生命最重要的物质之一。那在数十亿年前没有氧气的情况下,地球生命“呼吸”什么呢?答案是“砷(arsenic)”,也是令人闻之色变的毒药、俗称砒霜的主要成分。


当年(2010年)NASA的沃夫西蒙博士曾将莫诺湖底砷浓度极高的沉积物中发现了大量“GFAJ-1”细菌,研究发现这种细菌的DNA含有砷原子,而非一般情况的磷原子,所以将其称为“砷基生命”。但是这个结论后来被证实不实(伪),原因是GFAJ-1细菌在有砷但完全没有磷的环境中是无法生长的,但只要有一点磷元素,那么即使会接触到砷,则依然能顺利滋长。简单来说,GFAJ-1这种细菌虽然吃砷,却仍需要磷元素才能生长。


本论文研究了GFAJ-1细菌在低磷酸盐高砷酸盐环境中的生长情况,结合LC-MS技术分析GFAJ-1细菌中染色体DNA是否含有砷酸盐。


Bioscreen全自动生长曲线分析仪的应用:


GFAJ-1细菌加入AML60液体培养基中(培养基中含有不同浓度的砷酸盐),于28度下进行培养,应用芬兰的Bioscreen-C全自动生长曲线分析仪测试GFAJ-1细菌的OD值以便获取其生长曲线图,培养过程中摇晃15秒后然后隔20分钟测试一个OD(420nm-580nm),从而获得该细菌的生长曲线图。

图1、GFAJ-1细菌在含有不同浓度磷酸盐AML60培养基环境中的细菌生长曲线。每条GFAJ-1细菌生长曲线都是使用Biosreen C全自动生长曲线分析仪经过10次平行测试获得的该细菌生长曲线的平均值。从图中可以看出,当培养基中的磷酸盐浓度越高,GFAJ-1细菌的生长速度越快。而体系中存在砷酸盐和不存在砷酸盐的情况下,该细菌的生长曲线变化不是很明显,这说明GFAJ-1细菌主要还是受磷酸盐浓度控制其生长,而不是吸收砷酸盐生长的。。


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