Leta 1953, ko so znanstveniki dokončno identificirali strukturo DNK, je šlo za monumentalno, odkritje z Nobelovo nagrado: štirje nukleotidi, od katerih vsak vsebuje bazno označeno podlago, so bili razporejeni v dvojno vijačno strukturo. Te štiri baze ali "črke" tvorijo pare: adenin, A, ujema s timinom, T in citozinom, C, vezi z gvaninom, G. Ti pari so v bistvu gradniki življenja na Zemlji; Način, kako so pari razporejeni, ustvarja genetska navodila, kako nastajajo beljakovine, kar pa v bistvu pomaga pri vsakem kritičnem procesu, ki nas ohranja pri življenju.
Zdaj je interdisciplinarna skupina raziskovalcev genetsko abecedo razširila z ustvarjanjem sintetične DNK, ki uporablja osem črk in ne štiri, kaže nova študija, objavljena v reviji Science . Nova izdelana struktura se imenuje " hachimoji DNA", iz japonskih besed za osem in črko. "Ustvarjanje hachimoji DNA je bilo, kot piše Carl Zimmer v The New York Timesu, " kemična turneja za skupino " vodil ga je Steven Benner, sintetični biolog iz Fundacije za aplikativno molekularno evolucijo, ki ponuja nove možnosti na številnih področjih, vključno z medicinskimi raziskavami in shranjevanjem podatkov.
Sintetična DNK se v laboratoriju naredi iz nič. DNK po meri programira lahko navodila, ki se v naravi ne bi pojavila. Trenutno je sintetična DNK - s tipičnimi štirimi osnovami - zasnovana za nove namene, kot je ustvarjanje novih vonjav za parfum, vendar obstajajo tudi potencialne medicinske aplikacije, kot je izdelava encima, ki lahko razgradi gluten in zdravi celiakijo.
"Hachimoji DNA" doda dva nova para - P in Z, nato B in S - v mešanico. Prejšnje delo je ustvarilo različne različice šest-baznih struktur sintetičnih DNK. Osem-bazna DNK dramatično razširi možno število tričrkovnih kombinacij ali kodonov, ki jih lahko shrani DNK.
Žična Megan Molteni pojasnjuje:
"Štiričrkovna abeceda vam daje 64 možnih kodonov, ki dajejo 20 aminokislin, gradnikov beljakovin. Šest črk vam vzame do 256 kodon; osem jih predstavlja 4.096. "
Večina prejšnjih poskusov dodajanja baznih parov je bila nestabilna, saj so v svojih bazah uporabljali molekule, ki odbijajo vodo, poroča Matthew Warren za Nature . Novi sintetični pari bi se lahko stisnili med naravne pare, vendar jih ni bilo mogoče umestiti v vrsto. Kljub temu DNK hachimoji uporablja vodikove vezi - tako kot naravno prisotna DNK - in dodaja strukturno celovitost.
V naravi DNK vsebuje navodila za gradnjo beljakovin. Ključni korak v tem procesu je ustvarjanje zrcalne slike RNA. V nasprotnem primeru informacije, shranjene v DNK, ostanejo neuporabljene, kot recept, ki se nikoli ne kuha. Ne boste mogli opazovati učinka nobenih na novo ustvarjenih genov, kaj šele, da bi videli evolucijo. Soavtor študije Andrew Ellington, evolucijski inženir na Univerzi v Teksasu, je sintetiziral encim, ki bi lahko prebral DNK hachimojija (vključno z novimi črkami) in naredil ustrezen niz RNA. RNA je delovala kot zasnovana, poroča Wiredova Megan Molteni: nekateri so ustvarili zeleni fluorescenčni sijaj, drugi pa so se v petrijevi posodi vezali na jetrne tumorje ali rakave celice dojke.
Nadgrajena zmogljivost shranjevanja Hachimoji DNA pomeni, da bi lahko uporabili osemčrkovni DNK za shranjevanje informacij, kot je super trpežen mikroskopski računalniški čip. Kot pojasnjuje Ed Yong v reviji National Geographic, lahko raziskovalci ustvarijo ključ, ki podatke iz jezika računalnikov - dvojiških 1 in 0 - prevede v črke abecede DNK. DNK traja veliko dlje in zavzame veliko manj prostora kot trdi diski, raziskovalci pa so uspešno shranili celoten operacijski sistem računalnika in celoten film v normalno štirimestno DNK.
Odkritje pomaga tudi odgovoriti na biološko težavo: ali bi lahko življenje obstajalo z uporabo drugih gradnikov, razen štirih nukleotidnih baz, ki se uporabljajo na tem planetu? Sintetični biolog Floyd Romesberg je za Nature povedal, da so nove raziskave "konceptualni preboj."
"Dolgo smo imeli namige, da se je življenje razvijalo iz G, A, T, C, ne zato, ker so bile ravno prave surovine, temveč zato, ker so bile preprosto na voljo, " je Romesberg dejal v intervjuju za Wired, in ta študija je prvi, ki je potrdil ta sum.
NASA, ena od organizacij, ki je financirala študijo, je v sporočilu za javnost sporočila, da bodo raziskave DNK hachimoji o iskanju življenja na drugih planetih obvestile, saj odkritje kaže, da nezemeljsko življenje morda ne bo uporabljalo enakih gradnikov kot življenje na Zemlji.
Toda, ali so znanstveniki ustvarili povsem nov tip življenja na Zemlji? Ne, po odkritju . Čeprav DNK hachimoji izpolnjuje vse strukturne zahteve za življenje, se ne more vzdržati zunaj skrbno kalibriranega laboratorijskega okolja.
