來自NASA天體生物學(xué)研究所,，亞利桑那州大學(xué)等處研究人員在加利福尼亞的一座鹽湖中發(fā)現(xiàn)了一種依靠砷生存的單胞體細(xì)菌：GFAJ-1,，這是首次發(fā)現(xiàn)構(gòu)成生命的基本元素可以由其他元素取代,。如果得到進(jìn)一步確認(rèn),，生物學(xué)界必須重新審視地球上的生命體系，教科書都將重新修改,。這一研究成果公布在Science雜志上,。
砷對活體生物通常具有高度的毒性，因?yàn)樗鼤?huì)破壞生物的代謝通路,，但在化學(xué)上,，其與磷酸鹽類似。此前我們對組成生命物質(zhì)的基本元素的認(rèn)識都是碳C,、氫H,、氧O、氮N,、硫S,、磷P。磷元素在細(xì)胞中起著極為重要的作用,，包括維持遺傳物質(zhì)DNA和RNA的骨架,、參與形成細(xì)胞膜、以三磷酸腺苷(ATP)分子的形式輸送能量等。而這一發(fā)現(xiàn)說明,，磷可以被同族元素砷取代,。
這種稱為GFAJ-1的單胞體細(xì)菌能夠利用對大多數(shù)生物有毒的砷，作為磷的替代物成為細(xì)胞的基本元素,。遺傳物質(zhì)DNA中的磷元素被砷取代,，這意味著它有了完全不一樣的生命基礎(chǔ)，從而與別的生命區(qū)別開來,。
研究人員最開始是從富含砷的莫諾湖中采集淤泥,，用高砷低磷的人工鹽進(jìn)行培養(yǎng)，然后進(jìn)行一系列稀釋過程,，盡量去除溶液中剩下的磷,，用砷取代。結(jié)果發(fā)現(xiàn),，有一種微生物的長勢明顯比其他細(xì)菌要好,。分離培養(yǎng)證實(shí)，這種細(xì)菌在砷溶液里的生長速度,，能夠達(dá)到在磷溶液中生長速度的60%,。如果環(huán)境中既沒有磷也沒有砷，它就完全無法生長,。
不過科學(xué)家們對于這一研究發(fā)現(xiàn)持不同的態(tài)度,，有人認(rèn)為目前并沒有足夠的數(shù)據(jù)來支持這種論斷，需要更進(jìn)一步的研究支撐,。
另外一項(xiàng)有關(guān)砷的新發(fā)現(xiàn)就是三氧化二砷在白血病治療中的重要作用,，白血病俗稱血癌，是一種造血系統(tǒng)惡性腫瘤,。慢性骨髓性白血病患者體內(nèi)生成癌細(xì)胞的干細(xì)胞通常處于潛伏期,，幾乎不發(fā)生增殖，因此藥物很難對其奏效,。
研究人員發(fā)現(xiàn)三氧化二砷在慢性粒細(xì)胞白血?。–ML）的治療上，是直接作用于CBL基因,。這就意味著,，三氧化二砷同樣也可以應(yīng)用到與CBL相關(guān)的腸癌等多種腫瘤。
三氧化二砷是傳統(tǒng)中藥砒霜中的主要成分,。上世紀(jì)70年代,，哈醫(yī)大一院中醫(yī)科和血液科的醫(yī)生創(chuàng)造性地將三氧化二砷應(yīng)用于急性早幼粒細(xì)胞白血病（M3型）的患者,，之后又拓展到經(jīng)維甲酸治療復(fù)發(fā)的M3型病例上,，其完全緩解率突破90%以上,。在此臨床報(bào)告的基礎(chǔ)上，上海陳竺,、王振義等學(xué)者首次從分子生物學(xué)及基因水平揭示了三氧化二砷誘導(dǎo)早幼粒白血病細(xì)胞凋亡的機(jī)理,。此后，全世界的學(xué)者開始將三氧化二砷引入肝癌,、淋巴瘤等多種腫瘤的研究領(lǐng)域,，取得了一項(xiàng)又一項(xiàng)科學(xué)成果。
近年來我國研究人員解析了三氧化二砷治療急性早幼粒細(xì)胞性白血?。ˋPL）分子機(jī)制,，揭示了癌蛋白PML-RAR 是砷劑治療APL的直接藥物靶點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)三氧化二砷直接與癌蛋白PML端的“鋅指”結(jié)構(gòu)中的半胱氨酸結(jié)合,，誘導(dǎo)蛋白質(zhì)發(fā)生構(gòu)象變化和多聚化,，繼而發(fā)生SUMO化、泛素化修飾而被蛋白酶體降解,。癌蛋白的降解最終導(dǎo)致白血病細(xì)胞走向分化和凋亡,。使APL成為人類急性白血病分子靶向治療取得臨床治愈的成功范例。這一成果豐富了APL靶向治療的理論,，對于推動(dòng)其它類型白血病和實(shí)體瘤的分子靶向治療研究也具有十分重要的指導(dǎo)意義,。
這些有趣的研究發(fā)現(xiàn)拓展了我們對于有毒物質(zhì)的更深層次認(rèn)識，也為探索更多的生命特征提供了新的思路,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Science DOI: 10.1126/science.1197258
A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus
Felisa Wolfe-Simon1,2,*, Jodi Switzer Blum2, Thomas R. Kulp2, Gwyneth W. Gordon3, Shelley E. Hoeft2, Jennifer Pett-Ridge4, John F. Stolz5, Samuel M. Webb6, Peter K. Weber4, Paul C. W. Davies1,7, Ariel D. Anbar1,3,8 and Ronald S. Oremland2
Abstract
Life is mostly composed of the elements carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, and phosphorus. Although these six elements make up nucleic acids, proteins, and lipids and thus the bulk of living matter, it is theoretically possible that some other elements in the periodic table could serve the same functions. Here, we describe a bacterium, strain GFAJ-1 of the Halomonadaceae, isolated from Mono Lake, California, which substitutes arsenic for phosphorus to sustain its growth. Our data show evidence for arsenate in macromolecules that normally contain phosphate, most notably nucleic acids and proteins. Exchange of one of the major bioelements may have profound evolutionary and geochemical significance.
