Student World

Informace o objevu bakterií využívajících při fotosyntéze či dýchání arsen se již na českých serverech objevily, bohužel však způsobem, že příslušná „chemie“ ani další informace nedávají prakticky smysl.
Základní informace lze najít na New Scientistu, respektive na Science. Už zde jsou ale fakta bohužel podána trochu nejasně; snad se tedy v následujícím textu podaří správná interpretace.

Takže: Existují bakterie, které při k dýchání namísto kyslíku využívají arseničnany (konkrétně AsO4, je to odvozené od kyseliny trihydrogenarseničné H3AsO4, to proto iont vypadá jinak než dusičnan taktéž s oxidačním číslem V). Arseničnany, předpokládalo by se, ovšem vznikly až ve chvíli, kdy na Zemi existovala kyslíkatá atmosféra; v předcházejícím období by arsen měl být přítomen v nižším oxidačním stupni jako arsenité sloučeniny (např. AsO3, od kyseliny H3AsO3) – podobně jako třeba železo bylo v podobně železnatých, nikoliv železitých sloučenin.
Jenže výzkum provedený mj. v kalifornském jezeru Mono ukázal, že těhle bakterií využívajících arsen je docela hodně a řady druhů. Mohly si samozřejmě předávat příslušné geny horizontálně, ale zdá se, že spíše budeme muset využití arsenu posunout do ještě vzdálenější minulosti, tj. do ještě předkyslíkatého období pozemské atmosféry.

Kde se ale pětimocný arsen tehdy vzal? Dýchání je totiž jen jednou z částí celého cyklu. Naopak arsenité soli lze fotokatalyticky oxidovat na arseničné, tímto způsobem se zbavit příslušných elektronů a přitom redukovat oxid uhličitý na organické látky; při klasické fotosyntéze se takhle oxiduje kyslík z vody, tady arsenitan na arseničnan. Když se tato fotosyntéza označuje jako „bezkyslíkatá“, nemyslí se tím, že probíhá v anaerobním prostředí, ale to, že kyslík nevytváří (klasická fotosyntéza také probíhala dávno předtím, než se vznikla atmosféra plná kyslíku).
"Arsenovou" fotosyntézou ovšem vzniká právě pětimocný arsen, takže se mohl vyskytovat na Zemi už před tím, než se atmosféra naplnila kyslíkem. Oba procesy oxidace a redukce arsenu byly spolu spřažené podobně jako fotosyntéza a dýchání (mohl je oba provádět jeden organismus i různé organismy; uvádí se, že některé bakterie mají pro tyto přeměny pouze reduktázu, ale nikoliv oxidázu – ty tedy pouze „dýchají“ arseničnany, jsou heterotrofní).

I když se o těchto bakteriích mluví jako o arsenic-eating, provádějí s arsenem prostě redoxní reakce, nijak ho nehromadí; proto bylo při pokusném umělém pěstování třeba jim arsen dodávat jen ve střídmém množství, přebytek byl už pro ně toxický. A proto i v článcích zmiňované čištění vod od kontaminantů je hodně hypotetické. Je ale možné, že trojmocná a pětimocná forma arsenu se v tomto ohledu nějak výrazně liší, ať už vlastní toxicitou nebo třeba rozpustností (nakonec by mohlo být metodou čištění arsen prostě vysrážet).

Arsen v těchto procesech tedy funguje pro hrátky s elektrony podobně, jako železité a sirné bakterie kouzlí s různými oxidačními čísly železa a síry. Nedávno se ale objevila i teorie, že arsen mohl být kdysi dávno přímo součástí organické hmoty, konkrétně v nukleových kyselinách mohl nahrazovat fosfor.

Viz také:
Ukrývají se na Zemi organismy s arzenem v DNA?

autor Pavel Houser