งานวิจัยที่เคยช็อควงการวิทยาศาสตร์เมื่อ 2 ปีก่อนจากการค้นพบแบคทีเรียซึ่งสามารถแลกเปลี่ยนสารหนูในดีเอ็นเอได้แทนฟอสฟอรัสเพื่อดำรงชีพนั้น ถูกค้านจากผลการศึกษาของ 2 งานวิจัยใหม่และชี้ให้เห็นข้อบกพร่องในการตีความผลวิจัยที่เคยสะเทือนวงการชีววิทยา
ทั้งนี้ บีบีซีนิวส์อธิบายว่ามีธาตุ 6 ชนิดที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต นั่นคือ ออกซิเจน คาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์ ดังนั้น การประกาศว่าค้นพบแบคทีเรียที่ดำรงชีวิตได้ด้วยอาร์เซนิก (arsenic) หรือสารหนูเมื่อปี 2010 นั้นย่อมเป็นการค้นพบที่แหกกฎชีววิทยา โดยการค้นพบครั้งนั้นทำให้เกิดการโต้ตอบอย่างรุนแรงในทันที แต่งานวิจัยล่าสุด 2 ชิ้นซึ่งตีพิมพ์ในวารสารไซน์ (Science) ชี้ว่า ถึงอย่างไรแบคทีเรียก็จำเป็นต้องอาศัยฟอสฟอรัสในการเติบโต
ย้อนกลับไปเมื่อเดือน ธ.ค.2010 วารสารวิทยาศาสตร์ฉบับเดียวกันได้ตีพิมพ์งานวิจัยที่อ้างว่า จุลินทรีย์ GFAJ-1 ซึ่งพบในตะกอนดินที่อุดมด้วยสารหนูจากทะเลสาบโมโนเลก (Mono Lake) แคลิฟอร์เนีย สหรัฐฯ นั้นสามารถดึงสารหนูเข้าสู่ดีเอ็นเอได้เมื่อขาดแคลนฟอสฟอรัส
งานวิจัยเมื่อ 2 ปีก่อนนั้นนำโดย เฟลิซา วอล์ฟ-ไซมอน (Felisa Wolfe-Simon) ซึ่งขณะนั้นประจำอยู่องค์การสำรวจทางธรณีวิทยาสหรัฐ (US Geological Survey) หรือยูเอสจีเอส (USGS) และได้ยอมรับว่ามีฟอสเฟต (โมเลกุลที่มีฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบ) ระดับต่ำๆ อยู่ในตัวอย่างที่ศึกษา หากแต่พวกเขากลับสรุปว่า การปนเปื้อนดังกล่าวไม่เพียงพอให้จุลินทรีย์ GFAJ-1 เจริญเติบโต
ส่วนงานวิจัยใหม่ที่ค้านการค้นพบดังกล่าวนั้นเป็นผลงานตีพิมพ์ของ โทเบียส เอิร์บ (Tobias Erb) และคณะจากสถาบันเทคโนโลยีสหพันธรัฐสวิส (Swiss Federal Institute of Technology) ในซูริค สวิตเซอร์แลนด์ และงานวิจัยตีพิมพ์ของทีมที่นำโดย มาร์แชลล์ รีฟส์ (Marshall Reaves) จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (Princeton University) ในนิวเจอร์ซี สหรัฐฯ
งานวิจัยใหม่ทั้งสองชี้ว่าแม้จุลินทรีย์จะสามารถดำรงชีพได้ในสภาพแวดล้อมที่มีอาร์เซนิกสูงและมีระดับฟอสฟอรัสหรือฟอสเฟตต่ำ แต่จุลินทรีย์เหล่านั้นยังจำเป็นต้องอาศัยฟอสฟอรัสในการเจริญเติบโต บีบีซีนิวส์ระบุอีกว่า งานวิจัยทั้งสองสรุปอีกว่าตัวอย่างของ ดร.วอล์ฟ-ไซมอนนั้นทำภายใต้เงื่อนไขการปนเปื้อนฟอสเฟตที่เพียงพอให้จุลินทรีย์ GFAJ-1 เจริญเติบโตได้
ทั้งนี้ ทีมนักวิจัยงานใหม่โต้แย้งว่า แบคทีเรียนั้นสามารถใช้ชีวิตอย่างจำกัดภายใต้สภาพแวดล้อมของทะเลสาบที่อุดมด้วยสารหนู ด้วยการปรับตัวให้สามารถค้นหาฟอสฟอรัส ภายในสภาพแวดล้อมอันเลวร้าย มาใช้เพื่อการเจริญเติบโตได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่อธิบายได้ว่า เหตุใดแบคทีเรียดังกล่าวจึงเจริญเติบโตได้แม้ปรากฏสารหนูอยู่ภายในเซลล์
นอกจากนี้งานวิจัยล่าสุดยังไม่พบหลักฐานว่า มีการแลกเปลี่ยนสารหนูในดีเอ็นเอของแบคทีเรียดังเช่นที่งานวิจัยเมื่อ 2 ปีที่แล้วระบุ แต่ถึงแม้จะมีเสียงวิพากษ์วิจารณ์โดยตรงถึงการศึกษาที่เผยแพร่ไปเมื่อเดือน ธ.ค.2010 แต่วารสารไซน์ก็ไม่ถอดถอนผลการศึกษาของ ดร.วอล์ฟ-ไซมอนและคณะของเธอซึ่งตีพิมพ์ลงวารสารดังกล่าว
อย่างไรก็ดี บรรณาธิการของวารสารไซน์ได้ปล่อยแถลงการณ์ออกมาควบคู่ไปกับงานวิจัยใหม่ที่เพิ่งตีพิมพ์ โดยระบุว่างานวิจัยใหม่ได้แสดงให้เห็นว่าแบคทีเรีย GFAJ-1 ไม่ได้แหกกฏการดำรงชีวิตที่ยึดถือกันมายาวนาน ซึ่งขัดแย้งกับวิธีที่วอล์ฟ-ไซมอนตีความข้อมูลวิจัยของกลุ่มเธอ และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์นั้นเป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดการแก้ไขเองโดยธรรมชาติอยู่แล้ว เมื่อนักวิทยาศาสตร์พยายามทดลองซ้ำเพื่อตีพิมพ์เผยแพร่ผลการวิจัย
การค้นพบในงานวิจัยเก่านั้นเคยเป็นประเด็นในการแถลงข่าวขององค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐ (นาซา) ซึ่งมีส่วนร่วมในการค้นหาสิ่งที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตที่น่าจะมีสักแห่งในเอกภพ โดย ดร.วอลฟ์-ไซมอนและคณะได้ชี้แจงข้อสงสัยต่างๆ ทั้งในหน้ารายงานที่เผยแพร่ในวารสารไซน์ รวมถึงสื่อต่างๆ
ภายหลังเธอได้ถอนตัวจากห้องปฏิบัติการของยูเอสจีเอส โดยมีรายงานว่าเธอมองหาสถานที่อำนวยต่องานวิจัยทางด้านโมเลกุลและพันธุกรรมที่ดีกว่าเดิม หากแต่ในบทสัมภาษณ์กับวารสารป็อปปูลาร์ไซน์ (Popular Science) เธอระบุว่าถูก “ผลักไส” ออกจากห้องปฏิบัติการ
ปัจจุบัน ดร.วอล์ฟ-ไซมอน ทำงานในฐานะนักวิจัยทุนนาซาที่ห้องปฏิบัติการลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์สหรัฐ (Lawrence Berkeley National Laboratory) ซึ่งแม้จะมีงานวิจัยที่แย้งการค้นพบของเธอ แต่เธอก็บอกทางไลฟ์ไซน์ว่า งานวิจัยเหล่านั้นไม่ได้หักล้างสิ่งที่เธอพบเสียทีเดียว และแบคทีเรียดังกล่าวอาจยังต้องแลกเปลี่ยนสารหนูปริมาณน้อยๆ เข้าสู่เซลล์อยู่ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์จากผลวิจัยใหม่กล่าวว่าเธอจำเป็นต้องหาหลักฐานมาพิสูจน์ความสามารถดังกล่าวของแบคทีเรีย
ในส่วนของรายละเอียดงานวิจัยจากทีมมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันนั้น พวกเขาได้ใส่แบคทีเรีย GFAJ-1 ลงในตัวกลางที่มีความเข้มข้นของสารหนูสูง ซึ่งจากคำอ้างของทีม ดร.วอล์ฟ-ไซมอนนั้น แบคทีเรียจะเติบโตในที่ๆ มีทั้งสารหนูและฟอสเฟต และเมื่อเติมสารหนูเพิ่มแบคทีเรียก็ยังเติบโตได้
หากแต่ในงานวิจัยใหม่ไม่แสดงผลเช่นนั้น โดยการเติมฟอสเฟตช่วยเพิ่มการเติบโตของแบคทีเรีย และไม่มีแนวโน้มว่าแบคทีเรียจะเติบโตโดยพึ่งพาสารหนู อีกทั้งการทดสอบด้วยฟอสเฟตอย่างเดียวกลับให้ผลที่ต่างออกไป จากนั้นทีมวิจัยก็ลองหาสารหนูในดีเอ็นเอของแบคทีเรีย ซึ่งหากมีการแลกเปลี่ยนสารหนูในดีเอ็นเอจริง ทีมวิจัยต้องพบโมเลกุลของสารหนูในหลายรูปแบบ ซึ่งเกิดขึ้นจากกระบวนการ “ย่อย” ทางเคมีของดีเอ็นเอ แต่พวกเขากลับไม่พบสารหนูในดีเอ็นเอที่ทำให้บริสุทธิ์แล้ว
ส่วนงานวิจัยของทีมจากสวิสนั้นพบว่า แบคทีเรีย GFAJ-1 สามารถเติบโตในสภาพแวดล้อมที่มีฟอสฟอรัสน้อยกว่าแบคทีเรียอื่นๆ จะทนได้ รวมทั้งอยู่ในระดับน้อยกว่าที่ทีม ดร.วอล์ฟ-ไซมอนพบเสียอีก และเมื่อความเข้มข้นของฟอสฟอรัสถูกลดลงไปถึงระดับหนึ่งแบคทีเรียชนิดนี้ก็หยุดการเจริญเติบโต
นอกจากนี้ทีมจากซูริคยังพบสารประกอบอินทรีย์ของสารหนูหรือพบสารหนูที่มีองค์ประกอบคาร์บอนอยู่มากภายในเซลล์ของแบคทีเรีย แต่ไม่ใช่ในดีเอ็นเอ โดยน่าจะอธิบายได้อย่างเข้าท่าที่สุดว่า สารประกอบดังกล่าวอาจเกิดขึ้นเองจากปฏิกิริยาระหว่างน้ำตาลที่ใช้เลี้ยงแบคทีเรียกับสารหนูในสารละลาย มากกว่าจะเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นจากกระบวนการของเซลล์
ด้าน ดร.วอล์ฟ-ไซมอนแจงแก่ไลฟ์ไซน์ว่า ข้อมูลของเธอไม่ได้ขัดแย้งกับข้อมูลที่ว่าสิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องใช้ฟอสฟอรัสในการดำรงชีวิต และข้อมูลของเธอก็บอกว่าเป็นไปได้ที่สารหนูอาจจะเข้าไปในเซลล์ในจำนวนเพียงเล็กน้อย โดยงานวิจัยของเธอแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียดังกล่าวทนต่อสารหนู ซึ่งปริมาณสารหนูน้อยๆ อาจเข้าไปในเซลล์เพื่อช่วยให้อยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่มีสารหนูสูงแต่มีฟอสเฟตต่ำ แต่ก็ชี้ว่าเซลล์นั้นต้องการฟอสฟอรัสอย่างที่งานวิจัยใหม่ระบุ
วอล์ฟ-ไซมอนกล่าวว่า เธอยังคงเดินหน้าทำงานวิจัยของเธอต่อไป และวางแผนที่จะตีพิมพ์ผลงานในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า ขณะที่ จอห์น เทนเนอร์ (John Tainer) นักวิทยาศาสตร์อาวุโสจากห้องปฏิบัติการลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ เชื่อว่างานของวอล์ฟ-ไซมอนนั้นมีคุณค่า และงานวิจัยต่อไปในอนาคตอาจจะเผยความเข้าใจเกี่ยวกับการรวมตัวกับสารหนูได้
ส่วน โรซี เรดฟิล์ด (Rosie Redfield) จากมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย (University of British Columbia) ผู้วิจารณ์งานวิจัยเรื่องนี้เมื่อ 2 ปีที่แล้ว และเป็นผู้ร่วมเขียนรายงานลงวารสารไซน์ให้ความเห็นว่า หากวอล์ฟ-ไซมอนต้องการให้คนอื่นเชื่อว่าแบคทีเรียใช้สารหนูทดแทนฟอสฟอรัส เธอจำเป็นต้องหาหลักฐานที่หลักแน่นกว่านี้
ท้ายสุดในความเห็นของ จูเลีย วอร์ฮอล์ท (Julia Vorholt) ทีมวิจัยใหม่จากสวิตเซอร์แลนด์ กล่าวว่าคำถามที่น่าสนใจจริงๆ คือ แบคทีเรีย GFAJ-1 รอดในสภาพแวดล้อมเช่นนั้นได้อย่างไร แม้ว่าแบคทีเรียชนิดนี้ไม่ได้ใช้สารหนูในดีเอ็นเอของตัวเอง หรือนำเข้าสู่ร่างกายด้วยกระบวนการเมตาบอลิซึม แต่แบคทีเรียชนิดนี้ก็พบวิธีที่จะอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตอื่นๆ จะตายหมด
