Традиционната ДНК е съставена от четири базови двойки - A, C, G и T. Но новосъздадената генетична система е пълна с осем - два пъти повече, отколкото обикновено се намират в самовъзпроизвеждащите се молекули. Новата система беше наречена „хачимоджи“и най-интересното - тя може да изглежда като градивните елементи на извънземен живот, тоест извънземни. Ново проучване, публикувано наскоро в Science, описва hachimoji, което на японски означава "осем букви".
В допълнение към четирите основни двойки, тази генетична система има четири градивни елемента, които значително увеличават плътността на информацията в сравнение с конвенционалната ДНК. Учените, представящи работата, казват, че новата система може да е достатъчно здрава, за да поддържа живота - тоест да подкрепя процесите, необходими за дарвинисткото самовъзпроизвеждане.
Извънземна ДНК от осем букви
Нека изясним веднага, че хахимоджи не е автономен самоподдържащ се организъм. По-скоро е модел на алтернативна генетична структура, необходима за поддържане на самовъзпроизвеждащия се живот. На Земята само РНК и ДНК изпълняват тази функция, но това не означава, че други възможности в космоса не могат да съществуват. Всъщност астробиолозите са много заинтересовани от това проучване, тъй като то показва друг възможен механизъм, от който животът може да възникне, да се развива и да стане сложен.
Авторите на изследването не твърдят, че хахимоджи съществува във цялата вселена, но те смятат, че е възможно да се предприемат и „представят паралелни процеси“, казва Андрю Елингтън, съавтор на новото изследване и синтетичен биолог в Тексаския университет, Остин. "Чрез внимателен анализ на ролите на формата, размера и структурата в hachimoji DNA, в тази работа ние разширяваме нашето разбиране за видовете молекули, които биха могли да съхраняват информация за извънземния живот в извънземните светове."
При нормална РНК и ДНК, комбинацията от четири двойки бази позволява съхраняването и предаването на генетична информация. Тези четири градивни части на ДНК, или нуклеотиди, са съставени от аденин, цитозин, гуанин и тимин, или просто А, С, G и Т. В РНК Т е заменен от урацил (U). Основните основи кодират аминокиселини, основните градивни елементи на протеините.
Предишни изследвания създадоха синтетична ДНК с общо четири алтернативни букви и система с две допълнителни базови двойки (общо шест), но в последното проучване учените увеличиха това число до осем.
Промоционално видео:
Четирите нови букви, P, B, Z и S, са приблизително по структура и функционалност като обикновена ДНК, според новите изследвания; Р и В са пуриновидни по функция, докато Z и S са пиримидиноподобни. В тестовете генетичната система е показала способността да съхранява и предава информация, като по същество имитира молекулярното поведение на обикновена четирибуквена ДНК. Важното е, че хахимоджи също удовлетворява изискванията на Шрьодингер, които определят дарвинистката система на молекулярната еволюция (същият този Шрьодингер, чиято котка не е нито жива, нито мъртва). Шрьодингер описа четири изисквания за еволюция: съхранение, предаване на информация, структурна цялост и различима физическа форма или структура.
„ДНК на Хачимоджи може да направи всичко, което ДНК прави, за да поддържа живота. Той се сдвоява предвидимо, а правилата диктуват неговата стабилност. ДНК на Hachimoji може да се копира, за да създаде Hachimoji РНК, да синтезира директно протеини. Hachimoji РНК може да има селективен фенотип (физическа структура), а в този експеримент и зелено флуоресцентно сияние."
Лори Хейз, изпълняваща длъжността директор на Отдела за планетарни науки на НАСА, похвали проучването: "Откриването на живота е все по-важна цел на планетарните мисии на НАСА. Тази нова работа ще помогне да се разработят ефективни инструменти и експерименти, които ще разширят нашето търсене."
„Това изследване е важно, защото ДНК винаги се е считал за уникален. Например, ДНК е единственият материал, с който можем да проектираме последователности с предсказуема стабилност “, казва Флойд Ромесберг, генетик от Института Скрипс и автор на проучване с шест синтетични двойки. „И както показа Стив Бенер, новите му четири писма също изпълняват всички аспекти на тази предвидима стабилност. Въпреки че има намеци, че неща, различни от четирите естествени букви на ДНК, могат да имат това свойство, тази работа наистина демонстрира това за първи път."
Ромесберг казва още, че важно приложение на осембуквената азбука е в контрола върху молекулните асоциации, тоест способността да се програмира конфигурацията на нуклеотиди. Осембуквен азбука, каза той, по своята същност е по-специфичен от четирибуквената азбука.
"Въпреки това, ще бъде безполезно, ако стабилността на осембуквената азбука не е предвидима или програмируема", казва Ромесберг. "Демонстрирайки това, Стив откри нови приложения, които вероятно ще се появят в неговата лаборатория скоро."
Резултатите от работата могат да доведат не само до астробиологични последствия, но и да оставят отпечатък в реалния свят - например подобряване на диагностичното оборудване, наблюдение на околната среда (като откриване на опасни вируси), водене до появата на алтернативно съхранение на информация, протеини с добавени аминокиселини и нови иновативни лекарства …
Иля Кел