Perinteinen DNA koostuu neljästä emäsparista A, C, G ja T. Mutta vastikään luotu geenijärjestelmä on pakattu kahdeksaan - kaksi kertaa niin monta kuin normaalisti löytyy itsetoistuvista molekyyleistä. Uutta järjestelmää kutsuttiin nimellä "hachimoji", ja mikä on mielenkiintoisinta - se voi näyttää maapallon ulkopuolisen elämän, ts. Ulkomaalaisten, rakennuspalikoilta. Uusi äskettäin Science-tutkimuksessa julkaistu tutkimus kuvaa hachimojia, mikä tarkoittaa japanin kielellä "kahdeksan kirjainta".
Neljän perusparin lisäksi tässä geneettisessä järjestelmässä on neljä rakennuspalikkaa, jotka lisäävät merkittävästi tiedon tiheyttä tavanomaiseen DNA: hon verrattuna. Työn jättäneet tutkijat sanovat, että uusi järjestelmä voi olla riittävän vankka tukemaan elämää - toisin sanoen tukemaan darwiinien itsensä replikointiin tarvittavia prosesseja.
Kahdeksan kirjaimen vieras DNA
Tehdään heti selväksi, että hachimoji ei ole itsenäinen itsensä ylläpitävä organismi. Pikemminkin se on malli vaihtoehtoisesta geneettisestä rakenteesta, jota tarvitaan itsenäistyvän elämän ylläpitämiseen. Maapallolla vain RNA ja DNA suorittavat tämän toiminnon, mutta tämä ei tarkoita, että avaruudessa ei olisi muita vaihtoehtoja. Itse asiassa astrobiologit ovat erittäin kiinnostuneita tästä tutkimuksesta, koska se osoittaa toisen mahdollisen mekanismin, jonka avulla elämä voi syntyä, kehittyä ja tulla monimutkaiseksi.
Tutkimuksen kirjoittajat eivät väitä, että hachimoji on olemassa kaikkialla maailmankaikkeudessa, mutta he uskovat, että on mahdollista ottaa ja "kuvitella rinnakkaisia prosesseja", sanoo uuden tutkimuksen ja synteettisen biologin tutkimuksen tekijä Andrew Ellington Austinin Texasin yliopistossa. "Analysoimalla huolellisesti muodon, koon ja rakenteen roolia hachimoji-DNA: ssa, tässä työssä laajennamme ymmärrystämme molekyylityypeistä, jotka voisivat tallentaa tietoa maan ulkopuolisesta elämästä vieraissa maailmoissa."
Normaalissa RNA: ssa ja DNA: ssa neljän emäsparin yhdistelmä sallii geneettisen tiedon tallentamisen ja siirtämisen. Nämä neljä DNA: n rakennuspalikkaa, tai nukleotidit, koostuvat adeniinista, sytosiinista, guaniinista ja tymiinistä tai yksinkertaisesti A: sta, C: stä, G: stä ja T. RNA: ssa T korvataan urasiililla (U). Emäksiset emäkset koodaavat aminohappoja, proteiinien perustavia rakennuspalikoita.
Aikaisempi tutkimus on luonut synteettisen DNA: n, jossa on yhteensä neljä vaihtoehtoista kirjainta ja järjestelmä, jossa on kaksi ylimääräistä emäsparia (yhteensä kuusi), mutta viimeisimmässä tutkimuksessa tutkijat ovat lisänneet tämän määrän kahdeksaan.
Mainosvideo:
Uuden tutkimuksen mukaan neljä uutta kirjainta, P, B, Z ja S, ovat rakenteeltaan ja toiminnallisuudeltaan suunnilleen samanlaisia kuin säännöllinen DNA; P ja B ovat toiminnaltaan puriinimaisia, kun taas Z ja S ovat pyrimidiinin kaltaisia. Kokeissa geneettinen järjestelmä on osoittanut kyvyn tallentaa ja siirtää tietoa, jäljittelemällä olennaisesti säännöllisen nelikirjaimisen DNA: n molekyylikäyttäytymistä. Tärkeää on, että hachimoji täyttää myös Schrödingerin vaatimukset, jotka määrittelevät darwiinisen molekyyli evoluutiojärjestelmän (aivan sama Schrödinger, jonka kissa ei ole elossa eikä kuollut). Schrödinger kuvasi evoluutiota neljä vaatimusta: tiedon varastointi, siirtäminen, rakenteen eheys ja havaittava fyysinen muoto tai rakenne.
”Hachimoji DNA voi tehdä kaiken, mitä DNA tekee elämän ylläpitämiseksi. Se muodostuu pareittain ennustettavasti, ja säännöt sanelevat sen vakauden. Hachimoji-DNA voidaan kopioida Hachimoji-RNA: n luomiseksi, se voi syntetisoida proteiineja suoraan. Hachimoji RNA: lla voi olla selektiivinen fenotyyppi (fysikaalinen rakenne) ja tässä kokeessa ja vihreä fluoresoiva hehku."
NASA: n planeettatieteellisen osaston johtaja Laurie Haze kiitti tutkimusta: "Elämän löytäminen on NASA: n planeettatieteellisten tehtävien yhä tärkeämpi tavoite. Tämä uusi työ auttaa kehittämään tehokkaita työkaluja ja kokeita, jotka laajentavat hakuamme."
”Tämä tutkimus on tärkeä, koska DNA: ta on aina pidetty ainutlaatuisena. Esimerkiksi DNA on ainoa materiaali, jolla voimme suunnitella sekvenssejä, joilla on ennustettavissa pysyvyys”, sanoo Floyd Romesberg, Scripps-instituutin geneetikko ja kuuden synteettisen parin tutkimuksen kirjoittaja. Ja kuten Steve Benner on osoittanut, hänen uudet neljä kirjaintaan täyttävät myös kaikki tämän ennustettavan vakauden näkökohdat. Vaikka on ollut vihjeitä, että muilla asioilla kuin neljällä DNA: n luonnollisella kirjaimella voi olla tämä ominaisuus, tämä työ osoittaa tämän todella ensimmäistä kertaa."
Romesberg sanoo myös, että kahdeksan kirjaimen aakkosten tärkeä sovellus on molekyylien assosiaatioiden, toisin sanoen kyvyn ohjelmoida nukleotidien kokoonpano, hallinta. Hänen mukaansa kahdeksan kirjaimen aakkoset ovat luontaisesti tarkempia kuin nelin kirjaimet.
"On kuitenkin turhaa, jos kahdeksan kirjaimen aakkosten vakaus ei ole ennustettavissa tai ohjelmoitavissa", Romesberg sanoo. "Osoittamalla tätä Steve löysi uusia sovelluksia, jotka todennäköisesti ilmestyvät hänen laboratorioonsa pian."
Työn tulokset voivat johtaa paitsi astrobiologisiin seurauksiin, myös jättää jälkensä reaalimaailmaan - esimerkiksi parantaa diagnostiikkalaitteita, ympäristön seurantaa (kuten vaarallisten virusten havaitseminen), johtaa vaihtoehtoisen tiedontallennuksen, proteiinien, joihin on lisätty aminohappoja, ja uusien innovatiivisten lääkkeiden syntyyn …
Ilja Khel