一種極其精細的化學結構使微生物能夠選擇性地利用有益的磷，而非其有毒的近親砷，即便有害的砷的含量遠遠超過必需的磷。以色列、法國和瑞士的研究人員發現，一種獨特的化學鍵結方式幫助細菌的磷酸鹽結合蛋白辨識磷。這是眾多反駁細菌可以依靠砷生存這一說法的論文之一。
2010年末，美國太空總署宣布，他們從加州一個富含砷的湖泊中分離出一種新研究的細菌菌株，這種細菌能夠在其DNA、ATP和其他生物分子中用磷取代砷。這項發現迅速遭到批評，原因多種多樣，其中最主要的是，先前從未有證據表明生命可以在沒有磷的情況下生存。然而，這項如今已臭名昭著的研究的主要作者費利薩·沃爾夫-西蒙堅稱，這種名為GFAJ-1的細菌確實做到了這一點，它利用砷作為磷的替代品存活了下來。
在接下來的兩年裡，發表的多篇論文對最初的研究結果提出了質疑。但細菌究竟是如何區分這些幾乎相同的分子，始終是個謎。以色列魏茨曼科學研究所的米凱爾·埃利亞斯和阿隆·韋爾納決心解開這個謎團。
他們研究了周質磷酸鹽結合蛋白，這類蛋白參與細菌細胞對磷的吸收。他們在實驗室中研究了GFAJ-1的類似物，發現它與其他幾種細菌菌株一樣，能夠區分磷酸鹽和砷酸鹽，並選擇性地結合磷酸鹽。由於蛋白質中氫鍵的反應，這些磷酸鹽結合蛋白能夠檢測到兩種分子之間熱化學半徑的微小差異——僅4%。完整論文對此有更詳細的解釋，請點擊此處查看。
「因此，PBPs似乎進化出了一種獨特的結合模式，能夠區分高度相似的磷酸鹽和砷酸鹽，」作者寫道。
許多微生物似乎都能做到這一點，但GFAJ-1的萃取能力特別突出，其提取磷酸鹽的砷酸鹽與磷酸鹽比例比其發現地莫諾湖中觀察到的比例高出3000倍以上。這種對進化壓力的反應表明，即使是最細微的生化變化也能產生顯著影響。作者也承認，這種高磷酸鹽選擇性的起源仍然未知。
沃爾夫-西蒙表示，研究結果代表了那種「對社區有益的細緻而有趣的研究」。
「它們幫助我們了解了GFAJ-1和其他微生物中砷酸鹽和磷酸鹽在分子水平上的區分。我們同意，這兩種PBP之間的生態聯繫和系統發育關係差異非常有趣，」她在給PopSci的電子郵件中寫道。
但她表示，這項研究和先前的研究一樣，仍然沒有解答她提出的問題：細胞內砷酸鹽的存在。 「我們很高興看到這些研究以及其他研究繼續解答有關磷酸鹽和砷酸鹽的問題，特別是砷酸鹽在細胞內的具體位置，」她寫道。
該論文發表在《自然》雜誌的早期線上版本。
