Tradicionalno DNK sestavljajo štirje osnovni pari, A, C, G in T. Toda na novo ustvarjeni genetski sistem je napolnjen z osmimi - dvakrat več, kot bi jih bilo običajno v samoreplicirajočih molekulah. Novi sistem so poimenovali "hachimoji", in kar je najbolj zanimivo - morda je videti kot gradniki nezemeljskega življenja, torej nezemljani. Nova študija, ki je bila nedavno objavljena v Science, opisuje hachimoji, kar v japonščini pomeni "osem črk".
Poleg štirih osnovnih parov ima ta genetski sistem štiri gradnike, ki znatno povečajo gostoto informacij v primerjavi s konvencionalno DNK. Znanstveniki, ki oddajo delo, pravijo, da je novi sistem morda dovolj močan, da podpira življenje - torej da podpira procese, potrebne za Darwinovo samoprevajanje.
Tuji DNK osem črk
Naj takoj povemo, da hachimoji ni avtonomni samoodržni organizem. Gre za model alternativne genske strukture, ki je potrebna za vzdrževanje samoumevnega življenja. Na Zemlji samo RNA in DNK opravljata to funkcijo, vendar to ne pomeni, da druge možnosti v vesolju ne morejo obstajati. Astrobiologi so v resnici zelo zainteresirani za to študijo, saj prikazuje še en možen mehanizem, iz katerega bi se lahko življenje začelo razvijati, razvijati in zapletati.
Avtorji študije ne trdijo, da hachimoji obstajajo po vsem vesolju, vendar verjamejo, da je mogoče sprejeti in "predstavljati vzporedne procese", pravi Andrew Ellington, soavtor nove raziskave in sintetičnega biologa z univerze v Teksasu v Austinu. "S skrbnim analiziranjem vloge oblike, velikosti in strukture v DNK hachimoji v tem delu razširimo svoje razumevanje vrst molekul, ki bi lahko shranjevale informacije o nezemeljskem življenju v tujih svetovih."
V običajni RNA in DNK kombinacija štirih baznih parov omogoča shranjevanje in prenos genetskih informacij. Ti štirje gradniki DNK ali nukleotidi so sestavljeni iz adenina, citozina, gvanina in timina ali preprosto A, C, G in T. V RNA se T nadomesti z uracilom (U). Osnovne baze kodirajo aminokisline, temeljne gradnike beljakovin.
Dosedanje raziskave so ustvarile sintetično DNK s štirimi alternativnimi črkami skupaj in sistemom z dvema dodatnima osnovnima paroma (skupaj šest), vendar so znanstveniki v zadnji raziskavi to število povečali na osem.
Promocijski video:
Po novih raziskavah so štiri nove črke, P, B, Z in S, po zgradbi in funkcionalnosti približno podobne običajni DNK; P in B sta purin podobna v funkciji, medtem ko sta Z in S pirimidinu podobna. V testih je genetski sistem pokazal sposobnost shranjevanja in prenašanja informacij, kar v bistvu posnema molekularno vedenje navadne štiričrkovne DNK. Pomembno je, da hachimoji izpolnjujejo tudi Schrödingerjeve zahteve, ki opredeljujejo darvinski sistem molekularne evolucije (isti isti Schrödinger, katerega mačka ni ne živa ne mrtva). Schrödinger je opisal štiri zahteve za razvoj: shranjevanje informacij, prenos, strukturno celovitost in prepoznavno fizično obliko ali strukturo.
"Hachimoji DNK lahko stori vse, kar DNK naredi za vzdrževanje življenja. Predvidljivo se pari, pravila pa narekujejo njegovo stabilnost. Hachimoji DNA je mogoče kopirati, da ustvari Hachimoji RNA, lahko sintetizira beljakovine neposredno. Hachimoji RNA ima lahko selektivni fenotip (fizično strukturo), v tem poskusu pa zeleni fluorescenčni sijaj."
Laurie Haze, vršilka dolžnosti direktorja Nasinega oddelka za planetarne znanosti, je študijo pohvalila: "Odkritje življenja je vse bolj pomemben cilj Nasinih planetarnih znanstvenih misij. To novo delo bo pripomoglo k razvoju učinkovitih orodij in eksperimentov, ki bodo razširili naše iskanje."
"Ta raziskava je pomembna, ker je DNK vedno veljal za edinstven. Na primer, DNK je edini material, s katerim lahko oblikujemo sekvence z predvidljivo stabilnostjo, "pravi Floyd Romesberg, genetik na Inštitutu Scripps in avtor študije s šestimi sintetičnimi pari. "In kot je pokazal Steve Benner, njegova nova štiri pisma izpolnjujejo tudi vse vidike te predvidljive stabilnosti. Čeprav obstajajo namigi, da imajo lahko druge lastnosti razen štirih naravnih črk DNK to lastnost, to delo resnično dokazuje prvič."
Romesberg pravi tudi, da je pomembna uporaba osemčrkovne abecede pri nadzoru molekulskih asociacij, torej zmožnosti programiranja konfiguracije nukleotidov. Kot je dejal, je osemčrkovna abeceda po svoji naravi bolj specifična kot štiričrkovna abeceda.
"Vendar pa bo neuporabno, če stabilnost osemčrkovne abecede ni predvidljiva ali programabilna," pravi Romesberg. "Steve je s tem demonstriral nove aplikacije, ki se bodo verjetno kmalu pojavile v njegovem laboratoriju."
Rezultati dela lahko vodijo ne le do astrobioloških posledic, ampak tudi pustijo pečat v resničnem svetu - na primer izboljšajo diagnostično opremo, spremljajo okolje (na primer odkrivanje nevarnih virusov), privedejo do pojava alternativnega shranjevanja informacij, beljakovin z dodanimi aminokislinami in novimi inovativnimi zdravili …
Ilya Khel