Tradičná DNA sa skladá zo štyroch párov báz A, C, G a T. Novo vytvorený genetický systém je zabalený do ôsmich - dvakrát toľko, koľko by sa normálne nachádzalo v samoreplikujúcich sa molekulách. Nový systém sa nazýval „hachimoji“a čo je najzaujímavejšie - môže to vyzerať ako stavebné kamene mimozemského života, tj cudzinci. Nová štúdia, ktorá bola nedávno publikovaná vo vede, opisuje hachimoji, čo v japončine znamená „osem písmen“.
Tento genetický systém má okrem štyroch základných párov štyri stavebné bloky, ktoré v porovnaní s konvenčnou DNA výrazne zvyšujú hustotu informácií. Vedci predkladajúci prácu tvrdia, že nový systém môže byť dostatočne robustný na to, aby podporoval život - to znamená, že podporuje procesy potrebné pre darwinovskú sebap replikáciu.
Cudzia DNA s ôsmimi písmenami
Okamžite objasnite, že hachimoji nie je autonómnym sebestačným organizmom. Ide skôr o model alternatívnej genetickej štruktúry potrebnej na udržanie sebapodobňovacieho života. Na Zemi vykonávajú túto funkciu iba RNA a DNA, ale to neznamená, že v priestore nemôžu existovať iné možnosti. V skutočnosti sa o túto štúdiu veľmi zaujímajú astrobiológovia, pretože ukazuje ďalší možný mechanizmus, z ktorého by mohol vzniknúť, vyvíjať sa a byť zložitý život.
Autori štúdie netvrdia, že hachimoji existuje v celom vesmíre, ale veria, že je možné brať a „predstaviť si paralelné procesy“, hovorí Andrew Ellington, spoluautor nového výskumného a syntetického biológa na Texaskej univerzite v Austine. „Starostlivou analýzou tvaru, veľkosti a štruktúry hachimoji DNA v tejto práci rozširujeme naše chápanie typov molekúl, ktoré by mohli ukladať informácie o mimozemskom živote v cudzom svete.“
V normálnej RNA a DNA umožňuje kombinácia štyroch párov báz ukladanie a prenos genetickej informácie. Tieto štyri stavebné bloky DNA alebo nukleotidy sú zložené z adenínu, cytozínu, guanínu a tymínu alebo jednoducho A, C, G a T. V RNA je T nahradený uracilom (U). Zásadité bázy kódujú aminokyseliny, základné stavebné bloky proteínov.
Predchádzajúci výskum vytvoril syntetickú DNA so štyrmi alternatívnymi písmenami celkom a systémom s dvoma ďalšími bázovými pármi (celkom šesť), ale v poslednej štúdii vedci zvýšili tento počet na osem.
Propagačné video:
Podľa nového výskumu sú štyri nové písmená P, B, Z a S zhruba podobné štruktúrou a funkčnosťou ako bežná DNA; P a B sú funkčne podobné purínu, zatiaľ čo Z a S sú podobné pyrimidínu. V testoch genetický systém preukázal schopnosť ukladať a prenášať informácie, čo v podstate napodobňuje molekulárne správanie pravidelnej štvorpísmenovej DNA. Dôležité je, že hachimoji tiež spĺňa Schrödingerove požiadavky, ktoré definujú darwinovský systém molekulárnej evolúcie (ten istý Schrödinger, ktorého mačka nie je nažive ani mŕtvy). Schrödinger opísal štyri požiadavky na vývoj: ukladanie informácií, prenos, štrukturálna integrita a rozpoznateľná fyzická forma alebo štruktúra.
„DNA Hachimoji môže urobiť všetko pre to, aby DNA udržala život. Predvídateľne sa páruje a pravidlá určujú jeho stabilitu. DNA Hachimoji sa môže kopírovať, aby sa vytvorila RNA Hachimoji, môže syntetizovať proteíny priamo. RNA z Hachimoji môže mať selektívny fenotyp (fyzikálnu štruktúru) av tomto experimente aj zelenú žiarivku. “
Laurie Haze, úradujúca riaditeľka divízie Planetárnej vedy NASA, ocenila štúdiu: „Objavovanie života je čoraz dôležitejším cieľom misií planetárnych vied NASA a táto nová práca pomôže vyvinúť efektívne nástroje a experimenty, ktoré rozšíria naše hľadanie.“
„Tento výskum je dôležitý, pretože DNA bola vždy považovaná za jedinečnú. Napríklad DNA je jediný materiál, s ktorým dokážeme navrhnúť sekvencie s predvídateľnou stabilitou, “hovorí Floyd Romesberg, genetik v Scripps Institute a autor štúdie so šiestimi syntetickými pármi. „Ako ukázal Steve Benner, jeho nové štyri písmená tiež spĺňajú všetky aspekty tejto predvídateľnej stability. Aj keď existujú náznaky, že túto vlastnosť môžu mať iné veci ako štyri prírodné písmená DNA, táto práca to skutočne prvýkrát demonštruje. “
Romesberg tiež hovorí, že dôležitou aplikáciou osemmiestnej abecedy je kontrola molekulárnych asociácií, to znamená schopnosť programovať konfiguráciu nukleotidov. Osemmiestna abeceda je podľa jeho slov špecifickejšia ako štvorpísmenová abeceda.
„Bude však zbytočné, ak stabilitu osemmiestnej abecedy nemožno predvídať alebo programovať,“hovorí Romesberg. „Steve tým preukázal nové aplikácie, ktoré sa pravdepodobne objavia v jeho laboratóriu čoskoro.“
Výsledky práce môžu viesť nielen k astrobiologickým dôsledkom, ale môžu tiež zanechať stopy v skutočnom svete - napríklad vylepšiť diagnostické vybavenie, monitorovať životné prostredie (napríklad odhaľovanie nebezpečných vírusov), viesť k vzniku alternatívneho ukladania informácií, bielkoviny s pridanými aminokyselinami a nové inovatívne lieky …
Ilja Khel