丹尼尔·克雷西，《自然》杂志撰稿
一些科学家认为可以在其DNA中使用砷代替磷的细菌，实际上会竭尽全力获取其能找到的任何痕量的磷。
这一发现澄清了一个悬而未决的问题，该问题源于 2010 年发表在《科学》杂志上的一项有争议的研究，该研究声称 GFAJ-1 微生物可以在加利福尼亚州莫诺湖的高砷条件下茁壮成长，而无需代谢磷——磷是所有生命形式必不可少的元素。
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尽管该论文的这一和其他关键主张后来被削弱（请参阅“研究挑战了砷基生命的存在”），但尚不清楚细菌如何区分几乎相同的磷酸盐 (PO43-) 和砷酸盐 (AsO43-) 分子。
以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所研究蛋白质功能的丹·塔维克及其同事现在已经梳理出了一些细菌蛋白质与磷酸盐结合而不是与砷酸盐结合的机制。今天发表在《自然》杂志上的研究表明，只有一个化学键是关键，并表明“砷生命”细菌对磷的偏好远远高于砷。
苏黎世瑞士联邦理工学院的托比亚斯·埃尔布和朱莉娅·沃霍尔特是最新论文的合著者，他们也是一篇后续论文的合著者，该论文对最初的砷生命主张提出了质疑，他们说：“这项工作在某种意义上回答了 GFAJ-1（和相关细菌）如何在非常高的砷浓度下茁壮成长的问题。”
研究人员研究了来自四种细菌的五种磷酸盐结合蛋白——这些蛋白在将磷酸盐带入细胞的分子途径中与磷酸盐结合。两种细菌物种对砷酸盐敏感，两种对砷酸盐有抵抗力。为了测试这些蛋白质在区分磷酸盐和砷酸盐方面的有效性，研究人员将它们与一定量的磷酸盐和不同浓度的砷酸盐在溶液中放置了24小时，然后检查蛋白质会与哪些分子结合。
当 50% 的蛋白质最终与砷酸盐结合时，他们的“辨别”能力就失效了，这表明辨别能力已被压倒。即使在含有 500 倍于磷酸盐的砷酸盐溶液中，所有五种蛋白质仍然能够优先结合磷酸盐。而来自莫诺湖细菌的一种蛋白质可以在砷酸盐过量达到磷酸盐的 4,500 倍的情况下做到这一点。
来自一种细菌——荧光假单胞菌——的磷酸盐结合蛋白的详细结构表明，略大于磷酸盐的砷酸盐分子会扭曲并削弱形成与蛋白质桥接的氢原子周围的键。研究人员还发现，该蛋白质的突变版本（其中该键被改变）区分磷酸盐和砷酸盐的能力较差。
塔维克说，他对蛋白质区分必需的磷酸盐和致命的砷酸盐的能力感到震惊。他指出，这并不意味着砷酸盐不会进入细菌。“这只是表明这种细菌已经进化到几乎在任何情况下都能提取磷酸盐。”
在关键蛋白质中发现的对磷的极高偏好代表了 GFAJ-1 在其 DNA 中使用砷的假设的“最后一根钉子”，塔维克说。
地中海马赛微生物研究所的沃尔夫冈·尼奇克说，最新的论文表明，“砷怪物”GFAJ-1 为了避免砷酸盐付出了巨大的努力，“甚至比其他生命更多”，他是质疑 GFAJ-1 可以用砷酸盐代替磷酸盐的结论的评论的合著者。“这清楚地表明生命不喜欢细胞质中的砷酸盐，”他说。
最初的《科学》论文的主要作者、现在在加利福尼亚州伯克利劳伦斯伯克利国家实验室工作的费利萨·沃尔夫-西蒙说，这篇新论文“代表了真正帮助社区的仔细研究”。然而，她指出，这项工作“不一定排除砷酸盐进入细胞的全新机制”。她说：“仍然有很多有趣的开放性问题。”