Tradisjonelt DNA består av fire basepar A, C, G og T. Men det nyopprettede genetiske systemet er pakket i åtte - dobbelt så mange som normalt vil finnes i selvrepliserende molekyler. Det nye systemet ble kalt "hachimoji", og det som er mest interessant - det kan se ut som byggesteinene i utenomjordisk liv, det vil si romvesener. En ny studie publisert nylig i Science beskriver hachimoji, som betyr "åtte bokstaver" på japansk.
I tillegg til de fire grunnleggende parene, har dette genetiske systemet fire byggesteiner, som betydelig øker tettheten av informasjon sammenlignet med konvensjonelt DNA. Forskerne som sender inn arbeidet sier at det nye systemet kan være robust nok til å støtte livet - det vil si støtte prosessene som er nødvendige for Darwinian selvreplikasjon.
Fremmed DNA på åtte bokstaver
La oss gjøre det klart med en gang at hachimoji ikke er en autonom selvopprettholdende organisme. Snarere er det en modell av en alternativ genetisk struktur som kreves for å opprettholde selvreplikerende liv. På jorda er det bare RNA og DNA som utfører denne funksjonen, men dette betyr ikke at andre alternativer i verdensrommet ikke kan eksistere. Faktisk er astrobiologer veldig interessert i denne studien, da den demonstrerer en annen mulig mekanisme som livet kan oppstå fra, utvikle seg og bli kompleks.
Forfatterne av studien hevder ikke at hachimoji eksisterer i hele universet, men de mener at det er mulig å ta og "forestille seg parallelle prosesser," sier Andrew Ellington, medforfatter av den nye forsknings- og syntetiske biologen ved University of Texas, Austin. "Ved å nøye analysere rollene som form, størrelse og struktur i hachimoji DNA, utvider vi i dette arbeidet vår forståelse av hvilke typer molekyler som kan lagre informasjon om utenomjordisk liv i fremmede verdener."
I vanlig RNA og DNA tillater kombinasjonen av fire basepar å lagre og overføre genetisk informasjon. Disse fire byggesteinene med DNA, eller nukleotider, er sammensatt av adenin, cytosin, guanin og tymin, eller ganske enkelt A, C, G og T. I RNA erstattes T med uracil (U). Basiske baser koder for aminosyrer, de grunnleggende byggesteinene til proteiner.
Tidligere forskning har laget syntetisk DNA med fire alternative bokstaver totalt og et system med ytterligere to basepar (seks totalt), men i den siste studien har forskere økt dette tallet til åtte.
Salgsfremmende video:
De fire nye bokstavene, P, B, Z og S, tilsvarer omtrent i struktur og funksjonalitet som vanlig DNA, ifølge ny forskning; P og B er purinlignende i funksjon, mens Z og S er pyrimidinlignende. I tester har det genetiske systemet vist evnen til å lagre og overføre informasjon, i hovedsak etterlikne molekylær oppførsel til vanlig firetavds-DNA. Det er viktig at hachimoji også tilfredsstiller Schrödingers krav, som definerer det darwinistiske systemet med molekylær evolusjon (den samme Schrödinger hvis katt verken er levende eller død). Schrödinger beskrev fire krav til evolusjon: lagring av informasjon, overføring, strukturell integritet og en fysisk form eller struktur som er synlig.
“Hachimoji DNA kan gjøre alt som DNA gjør for å opprettholde livet. Det kobles forutsigbart, og reglene dikterer stabiliteten. Hachimoji DNA kan kopieres for å lage Hachimoji RNA, kan syntetisere proteiner direkte. Hachimoji RNA kan ha en selektiv fenotype (fysisk struktur), og i dette eksperimentet, og en grønn lysstoffrør."
Laurie Haze, fungerende direktør for NASAs divisjon for planetarisk vitenskap, berømmet studien: "Oppdagelsen av livet er et stadig viktigere mål for NASAs planetariske vitenskapsoppdrag, og dette nye arbeidet vil bidra til å utvikle effektive verktøy og eksperimenter som vil utvide søket vårt."
- Denne forskningen er viktig fordi DNA alltid har blitt ansett som unik. For eksempel er DNA det eneste materialet vi kan designe sekvenser med forutsigbar stabilitet, sier Floyd Romesberg, genetiker ved Scripps Institute og forfatter av en studie med seks syntetiske par. “Som Steve Benner har vist, oppfyller de nye fire bokstavene hans også alle aspekter av denne forutsigbare stabiliteten. Selv om det har vært hint om at andre ting enn de fire naturlige DNA-bokstavene kan ha denne egenskapen, demonstrerer dette arbeidet virkelig for første gang.”
Romesberg sier også at en viktig anvendelse av alfabetet på åtte bokstaver er i kontrollen av molekylære assosiasjoner, det vil si muligheten til å programmere konfigurasjonen av nukleotider. Det åtte-bokstavs alfabetet, sa han, er iboende mer spesifikt enn det firbokstavede alfabetet.
"Imidlertid vil det være ubrukelig hvis stabiliteten i alfabetet på åtte bokstaver ikke er forutsigbart eller programmerbart," sier Romesberg. "Ved å demonstrere dette, oppdaget Steve nye applikasjoner som sannsynligvis vil vises i laboratoriet hans snart."
Resultatene av arbeidet kan ikke bare føre til astrobiologiske konsekvenser, men også sette spor i den virkelige verden - for eksempel forbedre diagnostisk utstyr, miljøovervåking (som påvisning av farlige virus), føre til fremvekst av alternativ informasjonslagring, proteiner med tilsatte aminosyrer og nye innovative medisiner …
Ilya Khel
