主题：NASA发现由砷构成的新生命，推翻现有生物学理论 -- 尖石
家园 NASA发现由砷构成的新生命，推翻现有生物学理论 NASA科学家Felisa Wolfe Simon宣布NASA发现了一种完全陌生的新细菌，其DNA结构与目前所有已知生物完全不同。这种细菌的DNA由砷构成，而不是生物学普遍认为的磷元素。
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该细菌是在美国加利福尼亚州的一个有毒的名为莫诺湖的湖泊中发现的。该湖是美国盐度最高的湖，PH值达到10以上。该湖里面含有大量的砷元素，NASA的新发现就是该湖中存在的一种基于砷元素的细菌。
现有生物学认为，地球上所有的生命都拥有六种基本元素：碳、氢、氮、氧、磷、硫，无论是微生物还是大型生物都是这样，所有DNA都由磷构成、由氨基酸构成蛋白质。
NASA的实验室中一直进行着异类生命的实验，他们几年前的报告指出会存在完全不同于现有已知生物新的生命，比如不需要碳元素而是使用硅元素作为基本构成，DNA也不适用磷元素而是由砷元素组成。
这一新发现对于了解生命存在历史和探寻其他星球新生命具有重大的意义，足以改变一切已知的生物学理论。
有毒的莫诺湖:
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家园 这N-P-As取代有点象半导体的III-V族化合物 在搞半导体的有一个"III-V宗教"---一个新的III-V体系结构就会改变一个工业.估计搞生物的也想复制这宗教 --- 创造一个物种?
家园 发现一篇博客讲得很详细 http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b2ed3c30100neko.html
基本的实验方法都介绍了。
推翻现有生物学理论说不上，但这个发现价值还是很大的
家园 砷属于第六簇元素?估计是文棵记者 - -- 系统封号 --。偏要看
- 复 这两种试验方法
家园 看了全文，觉得实验应该设计得更好些 最不满意的是DNA电泳图：
外链图片需谨慎，可能会被源头改加砷不加磷培养的细菌的DNA几乎都降解完毕了，RNA全部消失，作者没有解释原因。在细菌生长速度相当快的条件下，我很惊讶居然观察不到RNA积累并看到DNA明显降解的现象。
从作者提供的细菌生长曲线上看，加砷条件下细菌生长速度低，生物质积累少了一个数量级，但DNA和RNA的积累量过低仍使人感到困惑，DNA/RNA完全不成比例--毕竟我们该观察到一个比DNA带更明亮的RNA带吧？
GFAJ-1生长曲线如下：
外链图片需谨慎，可能会被源头改一种可能是砷DNA和砷RNA极不稳定---除非EtBr对砷DNA染色特异性不强的原因。
这篇文章用各种手段提示不仅仅砷原子整合进入核酸，也整合进ATP,NADH和Acetyl-CoA，对于这些小分子，完全可以使用薄层层析方法鉴定出来，不知为什么文章作者不采用这些方法。
整个文章使人感觉缺乏一个关键实验，一个可以一清二楚地简单证明砷原子就在DNA里面。
新闻发布会上说，进一步的测量还在进行我感觉一个决定性实验就可以把这个事情弄个水落石出：
介绍一下Meselson-Stahl experiment：先將大腸桿菌培養在含有氮15的培養基之中數個世代，等這些細菌的DNA只含有氮15N之後，再放入含有氮14的培養基中培养，培养1代后，抽取样本提取DNA，再采用氯化铯密度梯度离心法分析。結果發現提取的DNA样本分子密度从0代(重密度)至1代(中等密度)减少，位于氮15和氮14之间，DNA所含氮15及氮14的密度相等。如果複製為全保留，那麼將只有氮15及氮14兩種DNA的存在，因此實驗結果将华森克里克的半保守复制模型首次获得分子水平的证明。
外链图片需谨慎，可能会被源头改Meselson-Stahl experiment证明了DNA半保留复制，利用了N14和N15的一个道尔顿的差别，将母代和子代的DNA给区分出来了，砷原子量比磷原子量大44个道尔顿，区分两种DNA易如反掌，为什么作者不用这个1958年就建立的方法？
Meselson-Stahl experiment实验如此灵敏，我们可以预见将GFAJ-1细菌从含磷培养转变为含砷培养过程中DNA半保留复制的变化給检测出来；反之亦然，从含砷向含磷培养转变也应该可以检测出来。
家园 砷取代磷慢，难以通过DNA半保留复制检测 N14和N15不存在动力学问题，理论上新DNA链可全是N14或N15. 砷磷替代不可能一代完成，而且很可能伴随基因大量变异，新旧DNA没有可比性。
家园 那么把这个实验拆开来做吧 将+As-P培养的菌和+P-As培养的菌的DNA分别抽取出来，将等同量的两种DNA混合，经历氯化铯密度梯度超离心分离，看是否出现两条DNA带。
对照实验是将两种DNA分别经历氯化铯密度梯度超离心分离，在这套实验里，每种DNA都加入小牛胸腺DNA作为内标，观察两种DNA带的分布位置。
我们在-As+P的DNA + 小牛胸腺DNA的实验里，应该只看到一条带；而在+As-P的DNA + 小牛胸腺DNA的实验里，应该观察到两条带。
这样我们有三组密度梯度实验数据，而第一个混合的实验自我形成对照，可以一举证明砷DNA的存在。
当然前提是你必须承认砷DNA同磷DNA的密度不一致。
砷磷替代不可能一代完成当然不是，第一代只是50%，第二代75%，第三代88%。。。。这就是Meselson-Stahl实验漂亮之处。
Meselson-Stahl实验原始数据看见下图：
外链图片需谨慎，可能会被源头改希望Dr.Felisa Wolfe Simon也能做这套实验，如果她搞不到有关超离心机设备，可以去Meselson在哈佛大学的实验室请求帮忙嘛.(Felisa Wolfe Simon本人目前也在哈佛大学）。
家园 DNA应该只有在分裂和修补时才会被替代 很难想像DNA双链条的两根链可以随时自由地砷磷替代。要是可以的话，生物书又要增加一条。这个替代机制无论是一代还是几代，都值得更深入的实验。
家园 这种细菌的DNA由砷构成 not a conclusion at this point.
家园 从各方面情况看，可能有问题 英国的《自然》发表了一篇评论，看来问题多多。
评论的标题是Microbe gets toxic response，双关语就是这个发现带来恶毒的反应。
对这个砷DNA最大的怀疑就是没有直接的证明砷原子构建在DNA骨架之中。另外培养基里始终有低浓度的磷存在，有人怀疑细菌只是活着但没有活跃地复制--这样可以解释DNA几乎降解完毕而RNA无影无踪。
在各方面的质疑下，原发现者给出了实验补充材料以证明砷DNA存在的证据，在我看来还是没有任何新东西--尽管给了遗传进化树分析之类的玩意，这对证明砷DNA来讲没有提供任何线索，而且是风马牛毫不相干。
要证明砷DNA存在，目前任何一个分子生物学的博士研究生在一个星期内就可以用分子生物学实验手段检验出来，而原作者至今还不愿意按标准的分子生物学手段证明，而且拒绝批评者的建议，这是令人吃惊的行为。
想绕过现代核酸化学和生物学的分子鉴定标准，NASA科学家们仅仅想通过所谓的物理化学分析和进化分析手段证明砷DNA乃至另类生命形式的存在，实在是太小儿科或“民科”了。
家园 九九来讲解一下 你要拿炸药奖就指望这个了
- 复 九九来讲解一下
家园 俺不是“专家“ 河中的高手很多，看了回复后想说一些背景情况。NASA和USGS研究微生物和生命起源的科学家的背景（PhD）多是geobiology和astrobiology。这是一个较新的交叉领域，目的是通过研究微生物与环境的相互作用来探索生命起源和演化的机制，及对环境的影响。其源起于地球科学领域，在分析方法上偏重于元素及同位素层面，所以发表的第一批数据主要来自质谱分析并不奇怪。河友大概多来自生物相关的专业，所以首先会想到分子层面上的实验方法，也可以理解。
我想这个新闻只是这项研究的一个“吆喝”，后面还有大量的工作正在进行。NASA想搏人眼球也可以理解，现在钱不好拿，谁都要多吆喝两声
。俺不是geobiologist，但可经常听到他们的报告。他们比较常用的手段是找到某个起关键作用的蛋白及其可能的对应基因，然后制造不含这个基因的变种（mutant）看这项功能是否消失，如此往复，直到定位所有与此功能相关的基因；最后去数据库里搜索含有这些基因的生物，通过它们在进化树（Phylogenetic tree）上的分布来揭示这项功能是什么微生物在什么时候什么环境下产生，以及如何随着物种进化和环境变化而演化等等。整个过程一般要几周到几个月，取决于微生物的生长周期，所以可能明年春会有比较明朗的研究结果出来。
外链图片需谨慎，可能会被源头改
家园 哼哼，再有人问我西西河跟国内其他网站有啥不一样？ 我就叫人家来看看~同样是这个新闻，河底下跟的回复和其他地方跟的回复之差异~
家园 砷不就是砒霜吗？ 就是武大郎被喝的那东西。