2 दिसंबर को प्रकाशित "आर्सेनिक लाइफ" पेपर से बैकलैश अभी भी जारी है। कुछ आलोचनाएँ विज्ञान के बारे में रही हैं, जबकि बहुत अधिक आलोचना ख़बरों के कवरेज को लेकर हुई है और यह भी कि नासा ने कैसे पेश किया, या "खगोल विज्ञान" और "बहिर्मुखी जीवन" शब्दों का उपयोग करते हुए समाचार के साथ जनता को "छेड़ा"। आगामी प्रेस कॉन्फ्रेंस की घोषणा। आज, अमेरिकी भूभौतिकीय संघ सम्मेलन में, टीम के वैज्ञानिकों में से एक, रॉन ओरेमलैंड ने समाचार कवरेज से नतीजे पर चर्चा की, और मैं जल्द ही इसका अवलोकन प्रदान करूंगा। लगभग उसी समय, विज्ञान टीम ने एक बयान जारी किया और विज्ञान के प्रश्नपत्र के बारे में कुछ सामान्य प्रश्न पूछे। नीचे वह कथन और विज्ञान टीम द्वारा दी गई जानकारी है।
विज्ञान अनुच्छेद, "एक जीवाणु जो फॉस्फोरस के बजाय आर्सेनिक का उपयोग करके बढ़ सकता है" के बारे में प्रश्नों के जवाब
-16 दिसंबर, 2010 की स्थिति
जर्नल साइंस द्वारा 2 दिसंबर, 2010 को प्रकाशित एक शोध लेख ने साक्ष्य की कई पंक्तियां प्रदान कीं, सामूहिक रूप से यह सुझाव देते हुए कि कैलिफोर्निया की मोनो झील से पृथक एक जीवाणु अपने फास्फोरस के एक छोटे प्रतिशत के लिए आर्सेनिक का विकल्प चुन सकता है और इसके विकास को बनाए रख सकता है।
यह खोज आश्चर्यजनक थी क्योंकि छह तत्व-कार्बन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, सल्फर और फॉस्फोरस-जीवित पदार्थों में अधिकांश कार्बनिक अणुओं को बनाते हैं, जिनमें न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन और लिपिड शामिल हैं। इसलिए अनुसंधान दल से संबद्ध वैज्ञानिकों ने अनुसंधान के बारे में उचित रूप से चुनौतीपूर्ण प्रश्न नहीं पूछे हैं।
विद्वानों के प्रकाशन का एक प्रमुख उद्देश्य दिलचस्प डेटा पेश करके और परीक्षण योग्य परिकल्पनाओं को पेश करके विज्ञान को आगे बढ़ाना है। जाहिर है, सबसे आश्चर्यजनक निष्कर्ष वैज्ञानिक समुदाय से सबसे तीव्र प्रतिक्रिया और जांच उत्पन्न करते हैं। मूल अनुसंधान के लिए प्रकाशन के बाद की प्रतिक्रियाएं, और परिणामों का परीक्षण करने और दोहराने के प्रयास, विशेष रूप से अप्रत्याशित निष्कर्षों के मामलों में, वैज्ञानिक ज्ञान को आगे बढ़ाने के लिए एक आवश्यक तंत्र हैं।
फेलिसा वोल्फ-साइमन और सहकर्मियों द्वारा विज्ञान संपादकों को अब लेख के जवाब में कई तकनीकी टिप्पणियां और पत्र प्राप्त हुए हैं, "ए बैक्टीरिया जो फॉस्फोरस के बजाय आर्सेनिक का उपयोग करके बढ़ सकता है।" टिप्पणियों और प्रतिक्रियाओं की समीक्षा से गुजरना होगा, और हम उन्हें विज्ञान के भविष्य के अंक में प्रकाशित करेंगे।
इस बीच, काम की सार्वजनिक समझ को बढ़ावा देने के प्रयास में, अनुसंधान लेख और एक संबंधित समाचार टुकड़ा अगले महीने के लिए साइंस वेब साइट के माध्यम से जनता के लिए स्वतंत्र रूप से उपलब्ध कराया गया है। ये लेख यहाँ ऑनलाइन पाया जा सकता है:
वोल्फ-साइमन टीम, यह प्रमाणित करती है कि शायद कुछ बैक्टीरिया आर्सेनिक का उपयोग करने में सक्षम हो सकते हैं या कार्बनिक अणुओं में फास्फोरस के लिए कुछ प्रतिस्थापन को सहन कर सकते हैं, आर्सेनिक युक्त मोनो मोनो झील से रोगाणुओं को एकत्र किया और फिर धीरे-धीरे उन्हें फॉस्फोरस से हटा दिया, बजाय उन्हें आर्सेनिक खिलाए। टीम ने बताया है कि उन्होंने किसी भी फास्फोरस संदूषण को बाहर निकालने के लिए कदम उठाए। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि उनके साक्ष्य से पता चलता है कि आर्सेनिक ने उनके डीएनए में फास्फोरस का एक छोटा प्रतिशत प्रतिस्थापित किया था।
लेखकों द्वारा विभिन्न प्रकार के प्रमाणों का वर्णन किया गया था, जिनमें शामिल हैं:
* विवेचनात्मक रूप से संयोजित प्लाज्मा द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री।
लेखकों ने बताया कि इन परिणामों से पता चला कि आर्सेनिक बैक्टीरिया कोशिकाओं के अंदर था, यह सुझाव देता है कि यह केवल कोशिकाओं के बाहरी हिस्से से चिपका हुआ दूषित पदार्थ नहीं था;
* आर्सेनिक की रेडियोधर्मी लेबलिंग।
वोल्फे-साइमन की टीम ने कहा कि इस साक्ष्य ने उन्हें कोशिकाओं के प्रोटीन, लिपिड, न्यूक्लिक एसिड और मेटाबोलाइट अंशों के भीतर सामान्य रूप से विषाक्त पदार्थ को प्राप्त करने की अनुमति दी, यह सुझाव देते हुए कि यह प्रत्येक अंश बनाने वाले अणुओं में लिया गया था।
* उच्च-रिज़ॉल्यूशन माध्यमिक आयन द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री डीएनए के बैक्टीरिया से अलग होने के बाद।
लेखकों ने बताया कि इस सबूत ने सुझाव दिया कि पृथक डीएनए में अभी भी आर्सेनिक मौजूद है।
* उच्च-तीव्रता (सिंक्रोट्रॉन) एक्स-रे विश्लेषण।
इस सबूत के आधार पर, लेखकों ने निष्कर्ष निकाला कि बैक्टीरिया में आर्सेनिक डीएनए और अन्य अणुओं में फॉस्फेट की जगह ले सकता है।
निष्कर्षों के बारे में प्रश्नों पर ध्यान केंद्रित किया गया है कि क्या बैक्टीरिया ने वास्तव में आर्सेनिक को डीएनए में शामिल किया था और क्या रोगाणुओं ने फॉस्फोरस का सेवन पूरी तरह से बंद कर दिया था। जबकि टीम एक सहकर्मी की समीक्षा की गई प्रक्रिया के माध्यम से प्रश्नों को संबोधित करना पसंद करती है, फेलिसा वोल्फ-साइमन और रॉन ओ्रेमलैंड ने एक सार्वजनिक सेवा के रूप में यहां कुछ अतिरिक्त जानकारी प्रदान की है, और अपने डेटा और प्रक्रियाओं को स्पष्ट करने के लिए। विज्ञान जोर देता है कि इन प्रतिक्रियाओं की सहकर्मी समीक्षा नहीं की गई है; उन्हें केवल सार्वजनिक सूचना सेवा के रूप में लेखकों की ओर से प्रदान किया जाता है, जबकि विज्ञान को भेजे गए टिप्पणियों के लिए उनकी प्रतिक्रियाओं की अधिक औपचारिक समीक्षा जारी है।
प्रारंभिक प्रश्नोत्तर
प्रश्न: कुछ लोगों ने सवाल किया है कि क्या जेल इलेक्ट्रोफोरोसिस का उपयोग करके आपकी तकनीक द्वारा डीएनए को पर्याप्त रूप से साफ किया गया था, ताकि इसे अन्य अणुओं से अलग किया जा सके। क्या आपको लगता है कि यह एक वैध चिंता है?
उत्तर:
हमारे डीएनए निष्कर्षण और शुद्धि प्रोटोकॉल मीडिया से धोया कोशिकाओं के साथ शुरू होता है। फिर उन्हें एक मानक डीएनए निष्कर्षण प्रोटोकॉल के अधीन किया जाता है, जिसमें अशुद्धियों को दूर करने के लिए कई फिनोल क्लोरोफॉर्म चरण शामिल हैं, जिसमें किसी भी अनिर्दिष्ट आर्सेनेट (एस) शामिल हैं। इसके बाद, डीएनए को इलेक्ट्रोफोरेस किया गया, आगे डीएनए को अशुद्धियों से अलग किया गया। मीडिया से किसी भी अवशिष्ट को निष्कर्षण से पहले कोशिकाओं को धोने और 3 फिनोल के दौरान जलीय चरण में विभाजित करके निकाला गया होता: निष्कर्षण में क्लोरोफॉर्म। यदि जैसा कि एक लिपिड या प्रोटीन में शामिल किया गया था, तो यह फिनोल, फिनोल: क्लोरोफॉर्म या क्लोरोफिल अंशों में विभाजित हो जाता था। इसके अतिरिक्त, अन्य नमूनों पर इस तरह से निकाले गए डीएनए का पीसीआर सहित अन्य विश्लेषणों में भी सफलतापूर्वक उपयोग किया गया, जिसमें अत्यधिक शुद्ध डीएनए की आवश्यकता होती है।
जेल बैंड में नैनोएसआईएमएस द्वारा मापा गया आर्सेनिक हमारे अन्य मापों और सबूतों की एक और पंक्ति के अनुरूप है।
हमारे रेडियोलॉबेल्ड 73AsO43- प्रयोग से पता चला कि सेल टैबलेट 11.0% with 0.1% के साथ जुड़े कुल रेडियोलॉबेल डीएनए / आरएनए अंश के साथ जुड़ा हुआ था। इससे संकेत मिला कि हमें न्यूक्लिक एसिड से जुड़े कुल पूल के कुछ आर्सेनेट की उम्मीद करनी चाहिए। इन आंकड़ों की व्याख्या करने के लिए, हमने अपनी व्याख्या को हमारे EXAFS सबूतों के साथ युग्मित किया जो यह बताता है कि इंट्रासेल्युलर आर्सेनिक सी के समान था (वी), और आयन के रूप में समाधान में मुक्त नहीं था। इससे यह पता चलता है कि फॉस्फेट (फिग्स 3 ए, एस 3 "बॉन्ड लंबाई" तालिका) के अनुरूप एक रासायनिक वातावरण के अनुरूप बॉन्ड दूरी के साथ एक कार्बनिक अणु है। इसके अलावा पिछले वर्णित दो विश्लेषणों की हमारी व्याख्या का समर्थन करते हुए, हमने NanoSIMS से साक्ष्य की एक तीसरी पंक्ति का उपयोग किया, जो अन्य दो से पूरी तरह से अलग तकनीक है। हम जैल बैंड से जुड़े मौलिक आर्सेनिक (नैनोएसआईएमएस द्वारा मापे गए) पाते हैं जो कि जेल की पृष्ठभूमि से दो गुना से अधिक है। उपरोक्त चर्चा के आधार पर, हमें नहीं लगता कि यह एक वैध चिंता है।
प्रश्न: अन्य लोगों ने तर्क दिया है कि पानी के संपर्क में आने पर आर्सेनिक से जुड़े डीएनए जल्दी से अलग हो जाने चाहिए। क्या आप इसे संबोधित कर सकते हैं?
उत्तर:
हम किसी भी अध्ययन के बारे में नहीं जानते हैं जो पता लगाते हैं कि लंबी श्रृंखला के पॉलीस्टेर्स या न्यूक्लियोटाइड डी- या आर्सेनेट के त्रिकोणीय एस्टर में बंधे हैं, जो सीधे हमारे अध्ययन के लिए प्रासंगिक होगा। प्रकाशित अध्ययनों से पता चला है कि सरल आर्सेनिक एस्टर में फॉस्फेट एस्टर (1-3) की तुलना में बहुत अधिक हाइड्रोलिसिस की दर होती है। तिथि करने के लिए प्रकाशित प्रयोगों में विशेष रूप से आर्सेन [Eqn के अल्कील ट्राइ-एस्टर के विनिमय या हाइड्रोलिसिस पर देखा गया है। 1] और आर्सेलाइट [Eqn के अल्काइल डि-एस्टर। 2]:
OAs (OR) 3 + H2O? OAs (OH) (OR) 2+ ROH [1]
OAs (OH) (OR) 2 + H2O? OAs (OH) 2 (OR) + ROH [2]
जहां आर = मिथाइल, एथिल, एन-पेंटाइल और आइसोप्रोपिल। संदर्भ 2 ने दर्शाया कि आर्सेलेट के इन सरल एल्कील ट्राइएस्टर के लिए हाइड्रोलिसिस दर एल्काइल सबिट्यूएंट (मिथाइल> एथिल> एन-पेंटिल> डोप्रोपाइल) की बढ़ती कार्बन श्रृंखला लंबाई (जटिलता) के साथ घट गई। आर्सेनेट से जुड़े न्यूक्लियोटाइड या अन्य जैविक रूप से प्रासंगिक मौतों की हाइड्रोलिसिस दरों पर कोई काम नहीं किया गया है।
यदि हाइड्रोलाइटिक दर प्रवृत्ति रेफ में सूचना दी। 2 बड़े वजन वाले जीवों के लिए जारी है, जैसे कि बायोमोलेक्यूलस में पाए जाने वाले, यह अनुमान योग्य है कि आर्सेनेट से जुड़े बायोपॉलिमर पहले से सोचे जाने वाले हाइड्रोलिसिस के लिए अधिक प्रतिरोधी हो सकते हैं। रेफल्स में छोटे मॉडल यौगिकों की जांच की गई। 1-3 अपेक्षाकृत लचीले होते हैं और आर्सेनो-एस्टर बॉन्ड पर हमला करने के लिए पानी के लिए आदर्श ज्यामिति को आसानी से अपना सकते हैं। बड़े, जैव-अणुओं के आर्सेनेट एस्टर, हालांकि, हाइड्रोक्लिसिस की धीमी दर के कारण और अधिक स्थिर बाधा होने की संभावना है।
कुछ फॉस्फेट से जुड़े न्यूक्लियोटाइड्स के व्यवहार में देखी जाने वाली दरों की व्यापक श्रेणी के लिए प्रतिक्रिया दर खातों पर इस प्रकार का स्थैतिक अवरोध। छोटे राइबोजाइम्स में, कटैलिसीस की साइट पर फोपोडीस्टर लिंकेज दसियों सेकंड (1 s-1 की रासायनिक दर के साथ) के क्रम पर हाइड्रोलाइज किए जा सकते हैं। यह दर वृद्धि एक न्यूक्लियोफाइल (एक आसन्न 2) हाइड्रॉक्सिल समूह) द्वारा इन-लाइन हमले के लिए लिंकेज को उन्मुख करके प्राप्त की जाती है। इसके अलावा, ऑटोडग्रेडेशन पैटर्न विशिष्ट आधार संरचना के अनुरूप हैं। दूसरी ओर, आरएनए के ए फॉर्म डुप्लेक्स में फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड के लिए हाइड्रोलिसिस दर परिमाण धीमे के कई आदेश हैं, क्योंकि ये लिंकेज हाइड्रोलिसिस के लिए आवश्यक ज्यामिति तक आसानी से नहीं पहुंच सकते हैं।
हेलिक्स द्वारा रीढ़ की हड्डी पर लगाए गए ज्यामितीय अवरोधों के कारण डीएनए में मॉडल यौगिकों की तुलना में दरें बहुत धीमी हो सकती हैं।
आर्सेनेट से जुड़े बायोपॉलिमर के हाइड्रोलिसिस के कैनेटीक्स स्पष्ट रूप से एक ऐसा क्षेत्र है जहां अधिक शोध का वारंट है।
प्रश्न: क्या यह संभव है कि आपके विकास माध्यम में लवण बैक्टीरिया को बनाए रखने के लिए पर्याप्त मात्रा में फास्फोरस प्रदान कर सकता है?
उत्तर:
तालिका S1 में डेटा और नमूना लेबलिंग ने कुछ भ्रम पैदा किया है। स्पष्ट करने के लिए, प्रत्येक प्रयोग के लिए, कृत्रिम मोनो झील के पानी का एक एकल बैच निम्नलिखित सूत्रीकरण के साथ बनाया गया था: एएमएल 60 लवण, कोई पी, नो अस, कोई ग्लूकोज, कोई विटामिन। तालिका S1 तात्कालिक फास्फोरस (~ 3 andM) के ICPMS माप और किसी भी अतिरिक्त परिवर्धन से पहले इस सूत्रीकरण पर किए गए आर्सेनेट के उदाहरण दिखाता है। फिर हमने तीनों उपचारों के लिए ग्लूकोज और विटामिन जोड़े और या तो + उपचारों के लिए या P + P उपचारों के लिए। पी पर माप सुक्रोज और विटामिन के अलावा और इस आस में ~ 3 माइक्रोन के अलावा के बाद मध्यम पर किए गए थे। इसलिए, यह स्पष्ट था कि किसी भी पी अशुद्धता को मापा गया था (~ 3 माइक्रोन, यह उच्च श्रेणी थी) प्रमुख लवणों के साथ आया था, और सभी प्रयोगों में समान पी पृष्ठभूमि (संस्कृति इनोकुला के साथ लाया गया कोई भी पी सहित) शामिल हैं।
विज्ञान के पेपर में, हम कई प्रतिकृति प्रयोगों के एक प्रयोग से डेटा दिखाते हैं जो बिना आर्सेनेट या फॉस्फेट (चित्र 1) के बिना मीडिया में कोशिकाओं की वृद्धि को प्रदर्शित करता है। ये आंकड़े स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करते हैं कि तनाव GFAJ-1 आर्सेनेट की अनुपस्थिति में आगे की वृद्धि का समर्थन करने के लिए 3 PM P का उपयोग करने में असमर्थ था। इसके अलावा, intracellular P सामग्री + As / -P बढ़ी हुई कोशिकाओं के लिए निर्धारित है जो सेलुलर फ़ंक्शन के लिए P की पूर्ण आवश्यकता का समर्थन करने के लिए पर्याप्त नहीं है।
सुसंस्कृत पर ध्यान दें: सभी प्रयोगों को निरंतर + As / -P स्थितियों से इनोकुला के साथ शुरू किया गया था। प्रयोगों से पहले, कोशिकाओं को एक एकल कॉलोनी से कई पीढ़ियों के लिए लंबे समय तक उगाया गया था, बिना किसी फॉस्फेट के ठोस मीडिया पर उगाया गया। इससे पहले, उन्हें 10 से अधिक स्थानांतरणों के लिए एक संवर्धन के रूप में विकसित किया गया था और हमेशा नए माध्यमों में + As / -P था। इसलिए हमें लगता है कि पी का कोई महत्वपूर्ण कैरी-ओवर नहीं है। हम यह भी तर्क देते हैं कि पी के आंतरिक रीसाइक्लिंग पूल के आधार पर अतिरिक्त विकास का समर्थन करने के लिए पर्याप्त सेलुलर पी नहीं होता।
प्रश्न: क्या आपके शोध के बारे में, या वैज्ञानिक प्रक्रिया के बारे में जनता के लिए कुछ और है?
उत्तर: हम सभी के लिए, हमारी पूरी टीम, ऐसा क्या था जो अकल्पनीय था। हम वैज्ञानिकों का एक समूह है जो वास्तव में एक दिलचस्प समस्या से निपटने के लिए एक साथ आए हैं। हम प्रत्येक ने अपनी प्रतिभा का इस्तेमाल किया, तकनीकी कौशल से लेकर बौद्धिक चर्चा तक, यह निर्धारित करने के लिए कि हमारे प्रयोगों में वास्तव में क्या हो रहा था। हमने स्वतंत्र रूप से कागज में और प्रेस में स्वीकार किया कि हमारे द्वारा और अन्य वैज्ञानिकों की एक पूरी मेजबानी के लिए बहुत कुछ था। प्रेस कॉन्फ्रेंस में एक तकनीकी विशेषज्ञ, डॉ। स्टीवन बेनर भी शामिल थे, जिन्होंने ऊपर दी गई कुछ चिंताओं के बारे में बताया। इस काम को समुदाय में लाने के लिए हमारे कारण का एक हिस्सा कई सहयोगों के लिए बौद्धिक और तकनीकी कनेक्शन बनाने के लिए था, जबकि कई सवालों का जवाब देना था। हम अपने डेटा के साथ पारदर्शी थे और हर डेटा और दिलचस्प परिणाम दिखाया। हमारे पेपर के निष्कर्ष इस बात पर आधारित हैं कि हमने क्या महसूस किया कि प्रयोगों की एक श्रृंखला की व्याख्या करने का सबसे पारंगत तरीका है, जहां कोई भी प्रयोग बड़े प्रश्न का उत्तर देने में सक्षम नहीं होगा। "क्या कोई सूक्ष्म जीव फॉस्फोरस के स्थान पर आर्सेनिक का उपयोग अपनी वृद्धि को बनाए रखने के लिए कर सकता है?" सबसे अच्छा विज्ञान एक समुदाय के रूप में हमारे लिए नए प्रश्न खोलता है और आम जनता की रुचि और कल्पना को उजागर करता है। संचारकों और विज्ञान के प्रतिनिधि के रूप में, हमें लगता है कि डेटा के साथ नए विचारों का समर्थन महत्वपूर्ण है, लेकिन दूसरों के बारे में सोचने और अपनी प्रतिभा को सामने लाने के लिए नए विचारों को उत्पन्न करना भी है।
हम अन्य वैज्ञानिकों के साथ काम करने के लिए तत्पर हैं, या तो कोशिकाओं को स्वतंत्र रूप से उपलब्ध कराने और इस पेचीदा खोज में अधिक जानकारी प्रदान करने के प्रयास में, उनके विश्लेषण के लिए उपयुक्त विशेषज्ञों को डीएनए नमूने प्रदान करते हैं।
संदर्भ
1. टी। जी। रिचमंड, जे। आर। जॉनसन, जे। ओ। एडवर्ड्स, पी। एच। रिगर, ऑस्ट। जे। रसायन। 30, 1187 (1977)।
2. सी। डी। बेयर, जे। रिइगर, इंगोर। 20, 905 (1981)।
3. जे- एम। शिल्प, बैल। समाज। चिम। फादर 14, 99 (1870)।
4. लगुनस, डी। पेस्टाना, जे। डेज़-मसा, बायोकैमिस्ट्री 23, 955 (1984)।
स्रोत: फेलिसा वुल्फ-साइमन की वेबसाइट, आयरन लिसा
