GFAJ-1 est un bacille extrémophile de la famille des Halomonadaceae et du genre Halomonas, isolé dans le lac Mono en Californie et tolérant de grandes concentrations d'arsenic, normalement très toxique.
Cette bactérie a été faussement présentée comme étant capable d'utiliser l'arsenic comme constituant de l'ADN à la place du phosphore, tout proche dans le tableau périodique des éléments chimiques. Cette hypothèse a été publiée dans la revue Science en 2010, et largement exagérée par la NASA qui avait financé la recherche et voulait voir dans les résultats une preuve de vie extraterrestre. Mais l'hypothèse de l'utilisation de l'arsenic par cette bactérie a été immédiatement vivement critiquée par la communauté scientifique, réfutée dans d'autres articles publiés en 2012, et elle est aujourd'hui considérée comme fausse. En conséquence, et malgré l'opposition des auteurs, l'article est rétracté en 2025.
L'histoire de cette fausse information illustre les dysfonctionnements possibles du processus éditorial classique d'évaluation par les pairs (l'article avait été très positivement évalué avant sa publication par des chercheurs incompétents), l'émergence du processus alternatif et informel de , la place des femmes dans la recherche (l'autrice principale de l'article a été harcelée sur les réseaux sociaux), les mécanismes de correction de la littérature scientifique (les auteurs s'opposent à la rétractation de l'article parce qu'il ne s'agirait que d'un désaccord scientifique sur l'interprétation des résultats, et non de fraude), et l'influence de la sur le financement de la recherche (la NASA a besoin d'annonces régulières de découverte de vie extraterrestre pour faire renouveler son budget).
Description vignette|Carte montrant la localisation du Lac Mono, à l'est du parc national de Yosemite Cette souche bactérienne a été découverte par la géomicrobiologiste Felisa Wolfe-Simon, une biologiste de la NASA travaillant à l’Institut d'études géologiques des États-Unis à Menlo Park, en Californie. Elle a été isolée en 2009 à partir des sédiments que Wolfe-Simon et ses collègues avaient recueillis sur les rives du lac Mono. Ce lac est très salé (presque trois fois plus que l'océan), très alcalin, et l'un des sites les plus concentrés en arsenic au monde ().
La bactérie GFAJ-1 fait partie du genre Halomonas. Ces bactéries sont halophiles, et tolérent des concentrations élevées en arsenic.
L'article publié dans Science Annonce La découverte de cette souche est annoncée le , lors d'une conférence de presse de la NASA, qui a financé la recherche, simultanément à la publication en ligne par le prestigieux journal Science de l'article scientifique décrivant les résultats.
Quelques jours avant la conférence de presse, le , la NASA avait annoncé « une découverte en astrobiologie qui aura un impact sur la recherche de preuves de vie extraterrestre », entrainant d'intenses spéculations dans la presse généraliste et sur les réseaux sociaux naissants. Le lien avec une vie extraterrestre n'était pas fait dans l'article publié le : les chercheurs n'y annoncent que la découverte d'un organisme terrestre qui se comporte différemment de tous les autres, mais pendant la conférence de presse, la première autrice de l'article, Felisa Wolfe-Simon, explique que ces résultats ont . Dans un communiqué suivant la publication, la NASA estime que cette découverte . La NASA retransmet sa conférence de presse en direct, et la découverte est diffusée sur le tout nouveau réseau social Twitter avec le hashtag #arseniclife, qui sera ensuite utilisé pour relayer les critiques du travail. Dans son propre communiqué de presse, la revue Science pose la question : .
Résultats
La souche GFAJ-1 a été isolée sur les rives du lac Mono, et mise en culture dans un milieu enrichi en arsenic sous la forme d'ion arséniate, jusqu'à . Des dilutions successives ont permis de diminuer la présence de phosphore, jusqu'à une concentration résiduelle de .
Cette culture a été utilisée pour inoculer un milieu solide et sélectionner un clone d'une souche pure, baptisée GFAJ-1, et identifiée par séquençage du gène codant l'ARN ribosomique 16S. L'analyse phylogénétique de cette séquence indique que cette bactérie appartient à la famille des Halomonadaceae, et probablement au genre Halomonas.
Lorsqu'elle est cultivée dans un milieu contenant de l'arséniate mais fortement carencé en phosphate, GFAJ-1 croît encore, mais à une vitesse de 40 % inférieure à celle observée quand le milieu contient du phosphate et pas d'arsenic.
Pour analyser la spéciation de l'arsenic dans la bactérie cultivée sur milieu pauvre en phosphore, les chercheurs utilisent de l'arséniate 73AsO43– contenant un isotope de l'arsenic, dont la radioactivité permet de le détecter dans les différentes fractions cellulaires. Ils concluent qu'une fraction de l'arsenic intracellulaire est incorporée dans les acides nucléiques, les protéines et les lipides . Des résultats d'analyse EXAFS montrent la présence d'arsenic au degré d'oxydation V, et une coordinence de l'arsenic similaire à celle du phosphore dans l'ion phosphate.
Les auteurs concluent leur article en résumant qu'ils ont .
Critiques initiales
La mise en ligne de l'article déclenche une tempête dans la communauté scientifiques, de nombreux biologistes mettant en doute les conclusions..
De sévères critiques sont publiées dès début 2011 dans la presse scientifique traditionnelle : les auteurs décrivent les faiblesses méthodologiques et expliquent l'impossibilité chimique d'un ADN à base d'arsenic : les liaisons chimiques impliquant des atomes liés à l'arsenic (en particulier les esters d'arséniate, qui seraient nécessaires à la formation d'un ADN basé sur l'arsenic) sont instables en milieux aqueux, à l'inverse des molécules analogues basées sur le phosphore. Le parallèle est fait avec les précédents scandales scientifiques liés à la publication dans des revues prestigieuses des résultats fantaisistes d'Uri Geller (psychokinèse), Jacques Benveniste (mémoire de l'eau) ou Martin Fleischmann et Stanley Pons (fusion froide).
Les éditeurs de Science sont inondés de commentaires sur les problèmes soulevés par l'article. En conséquence, et de façon inhabituelle, ils repoussent la publication de l'article dans sa version imprimée. Il ne parait que le , accompagné de huit articles critiquant les résultats (des ), de la réponse des auteurs et d'une note du rédacteur en chef Bruce Alberts. Les commentaires insistent sur des faiblesses méthodologiques (absence d'expériences de contrôle importantes, problèmes potentiels de contamination), mais expliquent aussi en quoi l'hypothèse du remplacement du phosphate par l'arséniate est impossible compte tenu de ce que l'on sait de la réactivité de ces molécules.
Les commentaires notent que les auteurs n'ont pas démontré que l'arsenic est effectivement incorporé dans le squelette de l'ADN (cela aurait pu être prouvé par une analyse par spectrométrie de masse de l'ADN purifié.), ni qu'il est utilisé par la bactérie en remplacement du phosphore pour d'autres métabolismes. Les traces infimes de phosphore toujours présent dans les milieux de culture suffiraient pour fournir la quantité nécessaire à la synthèse de l'ADN permettant la croissance. Les concentrations résiduelles de phosphore présent dans les milieux de croissance prétendument carencés ne sont en fait pas très différentes de celles qui permettent la croissance d'autres bactéries. Un commentaire technique note également que l'ADN n'avait pas été suffisamment purifié avant l'acquisition des données suggérant la présence d'arsenic. Une autre objection est que le cytoplasme des cellules est un milieu réducteur dans lequel on s'attend à ce que les ions arséniate soient réduits en arsénite, alors que dans les mêmes conditions physiologiques, le phosphate n'est par contre pas réduit en phosphite ; l'ADN ne pourrait donc pas être synthétisé par la bactérie, faute d'arséniate intracellulaire pour se substituer au phosphate.
Des microbiologistes notent que très souvent lorsque de nouveaux organismes extrémophiles ont été identifiés, il a été immédiatement suggéré que les conditions correspondantes pourraient refléter les origines de la vie, ce qui s'est révélé à chaque fois faux. Ils estiment que de la même manière, les résultats publiés dans Science illustrent simplement la façon dont la vie peut s'adapter à des conditions extrêmes, sans démontrer qu'elle a pu émerger à partir d'éléments différents de ceux qui sont considérés comme canoniques.
Révélations sur le processus d'évaluation
Le journaliste scientifique de USA Today Dan Vergano obtient en 2013 de la NASA, en arguant de la loi américaine d'accès à l'information, les documents clés concernant l'évaluation de l'article : les trois rapports d'expertise, la correspondance de l'éditeur et les réponses des auteurs aux critiques des évaluateurs. Vergano révèle en que les évaluateurs, qui ont rendu des rapports très enthousiastes, ne disposaient majoritairement pas des compétences nécessaires, et que des résultats et des auteurs ont été ajoutés après leur évaluation. Il est possible que les éditeurs aient été influencés par le soutien financier considérable apporté à cette recherche par la NASA.
Contrecoup vignette|Une image de Felisa Wolfe-Simon en train de travailler, produite par la NASA. Le nom de la bactérie, GFAJ, est le sigle de (littéralement, ). Il fait référence à la situation professionnelle précaire de la première autrice de l'article, Felisa Wolfe-Simon. Celle-ci gagne immédiatement une grande notoriété. Le magazine Time l'inclut en parmi les 100 personnalités de l’année. Elle énonce dans le magazine Glamour ses et donne une conférence TED. Dans une interview, à la remarque selon laquelle il faudra prendre en compte sa découverte pour réécrire les manuels de biochimie, mais seulement certains paragraphes, elle répond .
Mais après que la polémique enfle, elle est congédiée de l'Institut d'études géologiques des États-Unis et fait l'objet de vives attaques personnelles et de harcèlement sur les réseaux sociaux. Un chercheur demande si Wolfe-Simon et son équipe étaient de . Un autre qualifie ses travaux de . Un article de blog de Rosemary Redfield, une biologiste très critique des résultats dès la première heure, est intitulé Il s'agit d'un texte rédigé par un étudiant pour un poisson d'avril. Rosemary Redfield le publie sur son blog avec le commentaire (J'ai trouvé ce texte amusant. Le Dr Wolfe-Simon a probablement le cuir suffisamment solide pour trouver cela drôle également)..
Le traitement particulièrement sévère qui a été réservé à Felisa Wolfe-Simon pendant le début d'une polémique qui aurait pu rester scientifique interroge. Certains observateurs ont estimé qu'il lui avait été valu par le fait d'être une femme scientifique à un stade précoce de sa carrière. Elle dit d'elle-même . Il lui a été reproché de défendre ses hypothèses contre l'avis de la communauté scientifique, mais la même attitude n'avait pas disqualifié certains de ses collègues masculins : par exemple, a continué sa carrière après avoir publié en 1996 un article annonçant faussement la découverte d'une météorite martienne, baptisée ALH 84001, portant de prétendus fossiles de microbes preuves d'une vie extraterrestre : l'information avait également été publiée dans Science, annoncée à la télévision par Bill Clinton, et finalement rejetée par la communauté scientifique, sans que l'article ne soit rétracté. Cette annonce avait permis à l'agence de renouveler son budget pour l'exploration spatiale.
Réfutation Après la publication initiale, les auteurs mettent la souche bactérienne à disposition de la communauté scientifique, pour qu'elle tente de reproduire les résultats.