Traditionelt DNA består af fire basepar, A, C, G og T. Men det nyoprettede genetiske system er pakket med otte - dobbelt så mange, som normalt ville findes i selvreplikerende molekyler. Det nye system blev kaldt "hachimoji", og hvad der er mest interessant - det kan se ud som byggestenene i det udenjordiske liv, dvs. udlændinge. En ny undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i Science, beskriver hachimoji, som betyder "otte bogstaver" på japansk.
Ud over de fire basepar har dette genetiske system fire byggesten, der markant øger informationsdensiteten sammenlignet med konventionelt DNA. Forskerne, der indsender arbejdet, siger, at det nye system kan være robust nok til at støtte livet - det vil sige støtte de processer, der er nødvendige for Darwinian selvreplikation.
Fremmed DNA på otte bogstaver
Lad os med det samme gøre det klart, at hachimoji ikke er en selvstændig, selvbærende organisme. Det er snarere en model for en alternativ genetisk struktur, der kræves for at opretholde selvreplicerende liv. På Jorden udfører kun RNA og DNA denne funktion, men det betyder ikke, at andre muligheder i rummet ikke kan eksistere. Faktisk er astrobiologer meget interesseret i denne undersøgelse, da den viser en anden mulig mekanisme, hvorfra livet kan opstå, udvikle sig og blive kompleks.
Forfatterne af undersøgelsen hævder ikke, at hachimoji eksisterer i hele universet, men de mener, at det er muligt at tage og "forestille sig parallelle processer," siger Andrew Ellington, medforfatter til den nye forsknings- og syntetiske biolog ved University of Texas, Austin. "Ved omhyggeligt at analysere roller, form, størrelse og struktur i hachimoji-DNA, udvider vi i dette arbejde vores forståelse af de typer molekyler, der kan lagre information om udenjordisk liv i fremmede verdener."
I normalt RNA og DNA muliggør kombinationen af fire basepar lagring og transmission af genetisk information. Disse fire byggesten af DNA eller nucleotider er sammensat af adenin, cytosin, guanin og thymin eller simpelthen A, C, G og T. I RNA erstattes T med uracil (U). Grundlæggende baser koder for aminosyrer, de grundlæggende byggesten til proteiner.
Tidligere forskning har skabt syntetisk DNA med fire alternative bogstaver i alt og et system med to ekstra basepar (i alt seks), men i den seneste undersøgelse har forskere øget dette antal til otte.
Salgsfremmende video:
De fire nye bogstaver, P, B, Z og S, svarer stort set i struktur og funktionalitet til almindeligt DNA ifølge ny forskning; P og B er purinlignende i funktion, mens Z og S er pyrimidinlignende. I test har det genetiske system vist evnen til at lagre og transmittere information, i det væsentlige efterligne molekylær opførsel af regelmæssigt fir-bogstavs DNA. Det er vigtigt, at hachimoji også opfylder Schrödingers krav, der definerer det darwinistiske system for molekylær evolution (den samme Schrödinger, hvis kat hverken er levende eller død). Schrödinger beskrev fire krav til udvikling: informationslagring, transmission, strukturel integritet og en genkendelig fysisk form eller struktur.
”Hachimoji DNA kan gøre alt, hvad DNA gør for at opretholde livet. Det parres forudsigeligt, og reglerne dikterer dets stabilitet. Hachimoji-DNA kan kopieres for at skabe Hachimoji RNA, kan syntetisere proteiner direkte. Hachimoji RNA kan have en selektiv fænotype (fysisk struktur) og i dette eksperiment og en grøn fluorescerende glød."
Laurie Haze, fungerende direktør for NASAs afdeling for planetarisk videnskab, roste undersøgelsen: "Opdagelsen af livet er et stadig vigtigere mål for NASAs planetariske videnskabsopgaver, og dette nye arbejde vil hjælpe med at udvikle effektive værktøjer og eksperimenter, der vil udvide vores søgning."
”Denne forskning er vigtig, fordi DNA altid har været betragtet som unik. F.eks. Er DNA det eneste materiale, som vi kan designe sekvenser med forudsigelig stabilitet,”siger Floyd Romesberg, en genetiker ved Scripps Institute og forfatter af en undersøgelse med seks syntetiske par.”Og som Steve Benner har vist, opfylder hans nye fire breve også alle aspekter af denne forudsigelige stabilitet. Selvom der har været antydninger om, at andre ting end de fire naturlige DNA-breve kan have denne egenskab, demonstrerer dette arbejde virkelig dette for første gang.”
Romesberg siger også, at en vigtig anvendelse af alfabetet med otte bogstaver er i styringen af molekylære foreninger, det vil sige evnen til at programmere konfigurationen af nukleotider. Alfabetet med otte bogstaver, sagde han, er i sagens natur mere specifikt end alfabetet med fire bogstaver.
”Det vil dog være nytteløst, hvis stabiliteten i alfabetet med otte bogstaver ikke er forudsigeligt eller programmerbart,” siger Romesberg. "Ved at demonstrere dette opdagede Steve nye applikationer, der sandsynligvis snart vises på hans laboratorium."
Resultaterne af arbejdet kan ikke kun føre til astrobiologiske konsekvenser, men også efterlade et præg i den virkelige verden - for eksempel forbedre diagnostisk udstyr, overvåge miljøet (såsom at opdage farlige vira), føre til fremkomsten af alternativ informationslagring, proteiner med tilsatte aminosyrer og nye innovative lægemidler …
Ilya Khel