През 1953 г., когато учените идентифицираха категорично структурата на ДНК, това беше монументално разкритие, спечелено от Нобелова награда: четири нуклеотида, всеки съдържащ основа с етикет, бяха подредени в структура с двойна спирала. Тези четири основи или "букви" образуват двойки: аденин, А, съвпадат с тимин, Т и цитозин, С, връзки с гуанин, Г. Тези двойки по същество са градивните елементи на живота на Земята; начинът, по който са подредени двойките създава генетични инструкции за това как се произвеждат протеини, което от своя страна подпомага почти всеки критичен процес, който ни поддържа живи.
Сега интердисциплинарен екип от изследователи разшири генетичната азбука, като създаде синтетична ДНК, която използва осем букви, а не четири, според ново проучване, публикувано в списание Science . Новата произведена структура се нарича " hachimoji DNA", от японските думи за "осем" и буква. "Създаването на хахимоджи ДНК беше, както Карл Цимер пише в " Ню Йорк Таймс ", " химическа обиколка на сила "за групата ръководен от Стивън Бенер, синтетичен биолог във Фондацията за приложна молекулярна еволюция. Предварителният напредък предлага нови възможности в много области, включително медицински изследвания и съхранение на данни.
Синтетичната ДНК се прави от нулата в лаборатория. Персонализираната ДНК може да даде инструкции, които може да не се срещат в природата. В момента синтетичната ДНК - използваща типичните четири бази - е проектирана за нови цели, като създаване на нови аромати за парфюм, но има и потенциални медицински приложения, като производство на ензим, който може да разгради глутена и да лекува целиакия.
„Hachimoji DNA“ добавя две нови двойки - P и Z, след това B и S - в сместа. Предишната работа създаде различни версии на шест-базови синтетични ДНК структури. Осембазовата ДНК драстично разширява възможния брой комбинации от три букви или кодони, които ДНК може да съхранява.
Меган Молтени на Wired обяснява:
„Четирибуквена азбука ви дава 64 възможни кодона, които дават 20 аминокиселини, градивни елементи на протеини. Шест букви ви отнемат до 256 кодона; осем прави 4 096. "
Повечето предишни опити за добавяне на базови двойки бяха нестабилни, защото използваха водоотблъскващи молекули в техните бази, съобщава Матю Уорън за Nature . Нови синтетични двойки могат да бъдат вкарани между естествените двойки, но не могат да бъдат поставени в редица. ДНК на хахимоджи обаче използва водородни връзки - подобно на естествено срещаща се ДНК - добавя структурна цялост.
В природата ДНК съдържа инструкциите за изграждане на протеини. Ключова стъпка в този процес е създаването на огледален образ на РНК. В противен случай информацията, съхранявана в ДНК, остава неизползвана, като рецепта, която никога не се готви. Няма да можете да наблюдавате ефекта на новосъздадени гени, камо ли да видите еволюцията. Съавторът на проучването Андрю Елингтън, еволюционен инженер в Тексаския университет, синтезира ензим, който може да чете ДНК на хахимоджи (включително новите букви) и да направи съответна нишка на РНК. Megan Molteni от Wired работи като проектирана, някои от тях създават зелено флуоресцентно сияние, а други се свързват с чернодробни тумори или ракови клетки на гърдата в чаша на Петри.
Подобреният капацитет за съхранение на ДНК на Hachimoji означава, че можем да използваме осембуквената ДНК за съхраняване на информация, като супер издръжлив микроскопичен компютърен чип. Както обяснява Ед Йонг в National Geographic, изследователите могат да създадат ключ, който превежда информация от езика на компютрите - двоични 1 и 0 в буквите на ДНК азбуката. ДНК издържа много по-дълго и заема много по-малко място от твърдите дискове, а изследователите успешно съхраняват пълна компютърна операционна система и цял филм в нормална, четирибуквена ДНК.
Откритието също помага да се отговори на биологичен труд: може ли животът да съществува с помощта на други градивни елементи, различни от четирите нуклеотидни бази, които се използват на тази планета? Синтетичният биолог Флойд Ромесберг заяви пред Nature, че новото изследване е „концептуален пробив“.
"Дълго време имахме намеци, че животът се е развил от G, A, T, C, не защото те са точно подходящите суровини, а защото са били просто достъпни", каза Ромесберг в интервю за Wired, и това проучване е първият, който потвърди това подозрение.
НАСА, една от организациите, финансирали изследването, обяви в прессъобщение, че изследването на ДНК на хахимоджи ще информира търсенето на живот на други планети, тъй като откритието предполага, че извънземният живот може да не използва същите градивни елементи като живота на Земята.
Но дали учените са създали съвсем нов тип живот на Земята? Не, според Discover . Въпреки че hachimoji DNA отговаря на всички структурни изисквания за живот, тя не може да се поддържа извън внимателно калибрираната лабораторна среда.
