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むしブロ

クマムシ博士のドライ日記

ヒ素細菌のDNAにはヒ素がなかったーライバル研究者らが発表

科学・研究

今週からアメリカのアトランタで行われている、NASA主催の宇宙生物科学会議(Astrobiology Science Conference)に出席しています。本日、会場では「ヒ素細菌のDNAにはヒ素がなかった」とする研究発表がありました。


2010年末にNASAのWolf-Simon博士らが大々的に発表した、細菌GFAJ-1がヒ素をDNAの部品として使うことができるという発見。この発見の報告直後から、データの信憑性や実験方法の問題について、多くの指摘がされてきました。そしてついに、他の研究者らによる追試がなされ、GFAJ-1はDNAにヒ素を取り込まないとする結果が発表されたのです。



GFAJ-1. Image from Wikimedia


ここで、Wolf-Simon博士らが発表した元々の研究内容を手短に説明します。


彼女らは、カリフォルニアにあるヒ素濃度の高いモノ湖から単籬した細菌GFAJ-1を、リンを含まずヒ素を含む培地で培養したところ生育させることに成功しました。さらに、GFAJ-1のDNAからはヒ素が検出され、このヒ素が本来DNAを構成するのに必須な元素のリンと置き換わっていることが示唆されたのです。



GFAJ-1が採取されたモノ湖. Image from Wikimedia


生物を構成する上で必須だと思われていた元素以外のものでも、生命体を成り立たせることができるとするこの発見は、生物の概念を根本から覆すものであり、宇宙での生命は私たちが考えているよりもありふれたものであるというメッセージを投げかけるものでした。


これが真実であれば超ノーベル賞級モノの発見なのですが、先述したように、その後強烈な批判を呼び込むことになりました。


・これまでの経緯


ヒ素細菌にまつわるこれまでの経緯は、以下のような感じです。


1. 2010年12月にNASAが会見を開き、Wolf-Simon博士らがDNAの構成元素にヒ素を使う細菌を発見したことを発表。この研究論文がScience誌のオンライン版に掲載される。
「ヒ素の濃い〜〜湖からゲットした細菌をヒ素入り培地で増やしたら、こいつらのDNAのリンがヒ素に置き換わっていたYO!生物学の新たな扉を開いちゃったYO!」

(参考:【NASA会見】DNAにヒ素をもつ生物の発見: むしブロ+ )


2. 直後からネットを中心に研究者らが反論。
「そんなわけないYO!ヒ素は生体内で不安定だから、DNAの中に留まれるわけないYO!でもって実験がオカシイYO!そのヒ素はコンタミ(外部からの混入)だRO!」

(参考: ヒ素をDNAに取り込む細菌の発表に対する反論に対する反論: むしブロ+)


3. NASAとWolf-Simon博士ら、これらの反論にはほとんどコメントをせずに沈黙。
「非公式の場での文句にはノーコメントだWAYO!きちんとジャーナルに掲載された反論にだけコメントするWAYO!」


4. この対応に研究者らがキレる。
「最初に大げさに大衆を煽ったのはオマエらだRO!責任とれYO!ふざけんなYO!」


5. Wolf-Simon博士ら、希望者にはGFAJ-1を提供することを宣言。
「わかったYO!欲しい人にGFAJ-1あげるから、追試してNE!」


6. 結局2011年5月、Wolf-Simon博士らの発表論文に対する反論が8つの論文としてScience誌上に掲載される。この時点では、まだ他研究者からの追試のデータは発表されていない。そして、Wolf-Simon博士らの反論に対する反論も掲載される。
「キミたちの言うことは分かるYO!でも自分たちの実験データは堅いZO!」

(参考: <続報>NASAによる「ヒ素DNA細菌発見」は間違っている?: I’m not a scientist.)


7. Wolf-Simon博士らに対してもっとも攻撃的に繰り返し反論を続けていたRedfield博士が、GFAJ-1を使って追試をしたデータを自身のブログで逐一報告し始める。Wolf-Simon博士らが出したデータを再現できないことを、ブログに綴る。
「実験結果を再現できねーYO!」


8. Redfield博士ら、「GFAJ-1のDNAにヒ素は取り込まれない」とする研究結果を論文にまとめ、主に物理学系の論文が多く投稿される無審査のオンラインジャーナルArXiv(追記: ArXivはジャーナルではなく出版前の論文置き場のようなものとのご指摘をid:uunfoさんにいただきました)に発表。
「みんNAー!Wolf-Simonたちの結果はクロだったYOー!」


9. この結果を受けて、メディア関係者がWolf-Simon博士に取材を申し込むも回答なし。
「審査されていない論文についてコメントする気はないWA!」


10. Redfield博士ら、Science誌に同論文を投稿。彼女のブログによると、掲載される見込みが強いとのこと。
「 Wolf-Simon、もう逃げられないWAYO!」


11. 本日(2012年4月18日) Redfield博士と論文を共同執筆した第一著者のReaves氏が、同内容の発表をアトランタの宇宙生物科学会議で行う。むしブロ+編集部の直接インタビューに対し、Reaves氏は
「これで僕らの目的は達成できたNA!」(←今ココ)


・追試の内容と結果


今回発表された内容と結果に話を移しましょう。Redfield博士たちは、Wolf-Simon博士らが行ったのと同様に、リンを含まずヒ素のみを含む培地でGFAJ-1の培養を試みました。しかし、これではまったくGFAJ-1が増えませんでした。


しかし、Wolf-Simon博士らの論文のデータを見ると、リンを排除した培地にもわずかな濃度(3µM)のリンが含まれていることに気付きました。そこでRedfield博士らが同じ濃度のリンを含む培地でGFAJ-1を培養してみると、培地にヒ素があろうがなかろうがGFAJ-1が増殖しました。


ところが、Wolf-Simon博士らの論文には、リンもヒ素も含まない培地*1ではGFAJ-1は増殖しなかったと記述されています。両者の結果が矛盾しているのです。そこで、むしブロ+編集部がこれについてReaves氏に尋ねてみました。


「いい質問だNE。Wolf-Simon博士らの論文のデータをチェックしてごRAN。(論文を見せながら)ほら、ココSA。彼女らはリン無しANDヒ素無し培地を2区作っていたんDA。一方はリンの濃度が3µMだけどもう一方は0.3µM以下になっていRU。彼女らは、このリン濃度が低い方の培地でGFAJ-1を培養しようとしたけど増殖しなかったと思うんDA。だって、リン濃度が低すぎるからNE。」


さらに、Reaves氏はこう続けました。


「僕らは、どっちの培地を使ってGFAJ-1の増殖実験をしたのか、Wolf-Simon博士に問い合わせたんだけど、彼女からの返事が来ないのSA。いずれにしても、この3µMの濃度のリンがあれば、ヒ素があろうとなかろうとGFAJ-1はなんとか生育できるということだNE。」


Redfield博士とReaves氏らは、GFAJ-1がぎりぎり増殖可能なわずかな濃度(3µM)のリンと多量のヒ素(40mM)を含む培地で細菌を増殖させ、細菌からDNAを抽出しました。このステップで、Wolf-Simon博士らは遠心して沈殿したDNAを回収していましたが、これでは培地にあったヒ素が混入する可能性が高い、とRedfield博士は主張しています。そこで彼女らは、析出DNAをガラス棒で巻き取って回収することで、ヒ素の混入がより少なくなるようにしました。*2


さらに回収したDNAを酵素でバラし、液体クロマトグラフ質量分析法でヒ素があるかどうか調べました。*3なお、Wolf-Simon博士らはDNAがゲルに埋まった状態での分析方法を用いていたため、ゲルにDNAと一緒に紛れ込んだヒ素を検出したのではないか、とRedfield博士らは指摘しています。今回Redfield博士らが用いた方法では、Wolf-Simon博士らの行ったやり方に比べてはるかに高い検出感度でヒ素があるかどうか調べられるとのことです。


そして、結果として、回収されたDNAからヒ素がほとんど検出されることはありませんでした。Wolf-Simon博士らが発表した結果とは食い違うものとなったわけです。


・今後


今回の追試の結果から、GFAJ-1のDNAに本当にヒ素が取り込まれているかどうか、これはかなり微妙なところとなってきました。しかし、GFAJ-1のタンパク質や脂質にはヒ素が取り込まれているかもしれない、そう考えてむしブロ+編集部がReaves氏に今後の研究の展開について聞いてみると、


「タンパク質や脂質を取り出して調べるというのは、DNAを調べるよりも手間がかかってムズかSHE。今回のDNAの件で反証できたので、目的は達成されたんDA。これ以上、深追いはしNAI。」


ということですので、この記事を見ている方、興味があればぜひトライしていただきたいと思います。


今後、Redfield博士らの論文がScienceやその他の審査付き雑誌に掲載された後、Wolf-Simon博士らがどのような対応をとるかが注目されるところです。そして、第三者による追試の結果も待たれます。


ヒ素細菌の発表とそれが引き起こした騒動は、まだしばらく続きそうです。Wolf-Simon博士らが発表した内容は、真実ではなかったかもしれません。しかし、彼女らは「影の生命圏に潜む私たちとは異なる形態の生命」が存在することを信じ、リンがヒ素に置き換わった生命体を求めてそれに賭けて研究をしてきました。確かに彼女らにはやや勇み足な部分があったかもしれませんが(私が彼女と同じNASA宇宙生物学研究所のフェローシップだったため、やや彼女側に立っているというのを差し引いても)、このロマンある考え方が私は大好きです。


嘘から出たマコトではないですが、近い将来、この地球上から私たちの想像をはるかに超えた、常識破りな生命のカタチが発見されることを期待しています。


(今回の宇宙生物科学会議、Wolf-Simon博士の話も聞ければと思ったのですが、残念ながら彼女は参加していませんでした。現在、むしマガ掲載のためのインタビューをメールで打診しているところですが、返事はありません。)


【参考文献】

地球外生命を求めて: マーク・カウフマン著 奥田祐士 訳
地球外生命を求めて

*1:実際にはリンが3µM含まれヒ素が含まれない培地

*2:感覚的にはこれでコンタミが防げるのか良くわからないのですが、どうなんでしょう。どなたか教えてください。追記: コメント欄でid:uunfoさんからコメントをいただきました。有り難うございます。

*3:mono- or dinucleotide-phosphates あるいは –arsenatesをチェックしている