Geen spoor van arseen in 'arseenbacterie'-DNA

Felisa Wolfe-Simon takes samples from a sediment core she pulled up from the shores of 10 Mile Beach at Mono Lake in California as she prepares to inoculate cultures with the local microbes to search for life that can survive and flourish with high arsenic and no added phosphorus in a September 2010 handout photo released by NASA, the journal Science and the American Association for the Advancement of Science on December 2, 2010. The strange, salty lake in California has yielded an equally strange bacterium that thrives on arsenic and redefines life as we know it, researchers reported on Thursday. The finding shows just how little scientists know about the variety of life forms on Earth, and may greatly expand where they should be looking for life on other planets and moons, the NASA-funded team said. They also suggest that astrobiologists looking for life on other planets do not need to look only for planets with the same balance of elements as Earth has. REUTERS/Henry Bortman/Science/AAAS/Handout (UNITED STATES - Tags: ENVIRONMENT SCI TECH) FOR EDITORIAL USE ONLY. NOT FOR SALE FOR MARKETING OR ADVERTISING CAMPAIGNS. THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY. IT IS DISTRIBUTED, EXACTLY AS RECEIVED BY REUTERS, AS A SERVICE TO CLIENTS Reuters

Het DNA van de zogeheten arseenbacterie bevat géén arseen. Dat schrijft een team van onderzoekers onder leiding van de Canadese microbioloog Rosie Redfield van University of British Columbia in een wetenschappelijk artikel dat zij gisteren postte op de open website arXiv.org. Als de resultaten bevestigd worden, is hiermee het fundament weggeslagen onder de geruchtmakende ontdekking van een ‘arseenbacterie’ door Felisa Wolfe-Simon en een aantal andere NASA-wetenschappers in december 2010. Deze zoutminnende bacterie uit het Monomeer in Californië zou arseen in plaats van het gebruikelijke fosfor in zijn DNA-ketens kunnen inbouwen. Arseen is giftig voor de meeste levende organismen.

Redfields team komt nu als eerste met een overtuigende proef, waarin het geen arseen kon vinden in het DNA van de Monomeerbacteriën, ook niet als die gekweekt werden in een vloeistof met minimaal fosfor en ruim arseen. Daarvoor riep Redfield de hulp in van Marshall Louis Reeves, promovendus biologie aan de Princeton University in New Jersey. Aanvankelijk bleek er wat arsenaat (een zuurstofverbinding van arseen) aan het DNA te plakken. Maar volgens Redfield is dat ‘vervuiling’, afkomstig van de zeer hoge concentratie arseen in de kweekvloeistof. Na een paar keer wassen in gedestilleerd water was er geen arseen meer te detecteren. Op basis van het molecuulgewicht liet Reeves vervolgens zien dat losse nucleotiden van het bacterie-DNA geen arseen bevatten (een arseenatoom is zwaarder dan een fosforatoom).

„Onze experimenten zijn afdoende om de inbouw van arseen in DNA uit te sluiten boven het niveau van ongeveer 0,1 procent”, schrijft het team van Redfield. Daarmee is de claim van Wolfe-Simon dat DNA van de arseenbacterie „tot 4 procent” arseen in plaats van fosfor zou bevatten nu ook „experimenteel onderuit gehaald”.

Redfield behoorde tot het groepje wetenschappers dat direct na publicatie van de studie in Science al felle kritiek had op de in haar ogen voorbarige conclusies van de NASA-wetenschappers. Op theoretische gronden verwees zij het onderzoek al naar de prullenbak. Maar ze liet het er niet bij zitten en vroeg de arseenbacteriën op bij Wolfe-Simon om controle-experimenten uit te voeren.

Hoogleraar microbiologie Jef Huisman van de Universiteit van Amsterdam is „zeer onder de indruk” van de kwaliteit van Redfields onderzoek. „Het prikt het onderzoek van Wolfe-Simon precies door op twee grote zwakke plekken.” Behalve arseenvervuiling in het DNA, toont Redfield ook aan dat de bacterie kan overleven met zeer weinig fosfor, waardoor het alleen lijkt alsof hij op arseen groeit.

Huisman vindt het „onbegrijpelijk” dat Science het omstreden onderzoek van de NASA-wetenschappers zo lang hoog blijft houden. Redfield schrijft op haar blog dat ze het artikel met tegenexperimenten heeft ingestuurd naar Science, dat het ook geaccepteerd zou hebben. Tegelijk heeft Redfield het ook op arXiv gezet. Ze noemt dat een „groot precedent voor open wetenschap”: zo kan de discussie erover in het openbaar plaatsvinden. ArXiv wordt veel gebruikt door fysici en astronomen. Dat biologen hierop hun manuscripten publiceren, is een primeur.