Mivel annyit előre megszellőztettek, hogy a felfedezés gyökeresen megváltoztatja majd a földön kívüli élet kutatási irányát, legtöbben arra gondoltak, hogy miután több szonda, műhold, űrtávcső vizslatja a kozmoszt, esetleg fölfedeztek valami életet a Földön kívül.

Főleg a Titán került gyanúba – a Szaturnusz egyik holdja –, mert nemrég azt sikerült viszonylag közelről szemügyre venni. Amikor az is kitudódott, hogy a sajtótájékoztatót asztrobiológusok tartják, már nem fért kétség ahhoz, hogy valamilyen új életformáról lesz szó, de hogy hol, arra álmukban sem gondoltak a kutatók és a sajtó.

A bejelentés valóban meglepetést okozott, mert új létformát mindenki a világűrben feltételezett. Ehhez képest Észak-Amerika második legöregebb tava szolgáltatta a színhelyet.

A kaliforniai tó idegenforgalmi szempontból is jelentős, mert a Mono-tó egy füstölgő vulkáni kráterrel a közepén és több vulkáni kúppal körülvéve érdekes látvány. Sokat nem foglalkoztak vele, mert csak egy rákfaj él benne, mivel sókoncentrációja háromszorosa az óceánokénak, és a benne oldott szulfidoktól (kénvegyületek) még lúgos kémhatású is. Emellett az oldott arzénvegyületektől mérgező is a víz.

A tó a nevét a környéken tömegesen napozó legyekről kapta, amelyeknek bábjait hajdanán az ott élő indiánok csemegeként fogyasztották. A tó vízszintje az utóbbi időben 11 métert csökkent, területe harmadával zsugorodott, ezért természetvédelmi területté nyilvánították.

Egy élelmes biológus, Felisa Wolfe-Simon vezetésével ennek a gyilkos tónak a fenekéről vettek üledékmintát és olyan baktériumra bukkantak, amelynek leglényegesebb részében, a DNS-ében (örökítőanyag) a szokásos foszfor helyett arzén van. A felfedezés azért döbbenetes, mert a Földön élő minden élőlény DNS-ében – az embertől a vírusokig – szén, nitrogén, hidrogén, oxigén, kén és foszfor fordul elő. Ennyire egységes az élővilág, illetve az élet azonos összetevőkből indult ki. Erre fölfedeznek egy olyan baktériumot, amelyik foszfor helyett arzént is használ a növekedéséhez.

Azonnal meglódult a biológusok fantáziája, és szinte már látták maguk előtt, hogy az életről és annak feltételeiről meg kell változtatni elméleteiket, mivel az eddig ismert földi létformák számára az arzénvegyületek mérgek. Bár eddig is ismertek olyan mikrobákat, amelyek képesek arzént befogadni, illetve belélegezni, de ez az új baktérium abból építkezik. Az arzénevő baktérium a GFAJ-1 munkanevet kapta.

Miért olyan jelentős a fölfedezés? Mert eddig a földön kívüli élet kutatása a „csőlátás” módszerével működött, olyan helyen kerestek életet, ahol a külső körülmények hasonlóak a földiéhez. Márpedig ezután a látszólag mérgező környezettel rendelkező égitesteket sem lehet figyelmen kívül hagyni.

Mi a szerepe a foszfornak az élő szervezetben? Minden sejtben az energiahordozó molekula (ATP adenozin-trifoszfát) központi eleme, de emellett más szerepe is van. Az eddig ismert biogén elemek – a szén, a nitrogén, a hidrogének, az oxigén, a kén és a foszfor – mellé úgy látszik, besorolható lesz az arzén is. Igaz, az új elem a baktérium DNS-ének gerincében csak egy foszfort helyettesít.

Azt is figyelembe kell venni, hogy az arzén (As) tulajdonságai nagyon hasonlítanak a foszforéra (P). Nem véletlen tehát, hogy az arzén képes helyettesíteni a foszfort. A periódusos rendszerben mindkettő a nitrogéncsoportba, az V. oszlopba tartozik; az arzén a foszfor alatt van.

Tulajdonságait tekintve az arzén átmeneti jelleggel rendelkezik a fémek és a nemfémek között. Két módosulata van, a sárga és a szürke arzén, az utóbbi stabilabb, rideg, sötétszürke anyag. Az elektromosságot a szürke arzén fémesen vezeti, a sárga módosulat nem. Az elemi arzén vízben nem oldódik, ezért nem is mérgező, de vízben oldódó vegyületei már erős mérgek. Gyakoribb ásványai az arzenopirit, a realgár és az auripigment.

Az arzént már az ókorban ismerték és vegyületeit használták. Átlagos mennyisége a földkéregben mintegy 5 gramm tonnánként; hidrotermális érctelérekben dúsul föl, illetve szubvulkanikus rézércekben. Így nem véletlen, hogy éppen a Mono-tó üledékében találtak rá a Halomonadaceae baktériumcsaládba tartozó GFAJ-1 jelű törzsre.

Hogy valóban beépül a baktériumba az arzén, azt laboratóriumi kísérletek igazolták oly módon, hogy a tenyészetből fokozatosan elvonták a foszfátot, és arzenáttal helyettesítették. A baktériumok át tudtak állni az új elemre, sőt növekedtek is. Azt még nem sikerült tisztázni, hogy a baktérium miként képes ilyen gyorsan alkalmazkodni az arzén beépítéséhez.

Az eredményeket a Felis Wolfe-Simon vezette csoport a Science tudományos lapban publikálta. Összegezve: a felfedezés lényege, hogy az eddig ismert hat biogén elemen kívül más elem is részt vehet adott körülmények között az örökítőanyag fölépítésében. Ezért az élet utáni kutatást ki kell terjeszteni a zordabb körülményű égitestek felé. Például a Titánon, a Szaturnusz egyik holdján a nagy hidegben több arzenát vegyület fordul elő, mint a Földön, amelyek ott stabilabbak a foszfátoknál. Így elképzelhető, hogy ott is előfordul az új létforma.

Egy-egy új felfedezés eleinte nagy port ver föl, meglódul az emberek fantáziája. Később lecsillapodnak a kedélyek és még az is kiderülhet, hogy ez a helyettesítés nem is olyan ritka jelenség, csak eddig nem figyeltek rá; nem véletlen, hogy éppen két nagyon hasonló elem – a foszfor és az arzén – helyettesítette egymást.

Az is lehetséges, hogy az igen egyszerű sejtfelépítésű baktériumok sokkal rugalmasabbak a környezet változásaira, mint a fejlettebb élőlények.

Hankó Ildikó