V roce 1953, kdy vědci přesvědčivě identifikovali strukturu DNA, to bylo monumentální odhalení, které získalo Nobelovu cenu: čtyři nukleotidy, z nichž každý obsahoval základnu označenou písmenem, byly uspořádány do struktury dvojité šroubovice. Tyto čtyři báze nebo „písmena“ tvoří dvojice: adenin, A, zápasy s tyminem, T a cytosinem, C, vazby s guaninem, G. Tyto páry jsou v podstatě stavebními kameny života na Zemi; způsob, jakým jsou tyto páry uspořádány, vytváří genetické pokyny, jak se vyrábějí proteiny, což zase pomáhá téměř v každém kritickém procesu, který nás udržuje naživu.
Interdisciplinární tým vědců nyní rozšířil genetickou abecedu vytvořením syntetické DNA, která používá osm písmen místo čtyř, podle nové studie zveřejněné v časopise Science . Nová vyrobená struktura se nazývá „ hachimoji DNA“ z japonských slov pro „osm“ a dopis. „Vytvoření DNA z hachimoji bylo, jak píše Carl Zimmer v The New York Times, „ chemickou cestou de-force “pro skupinu. vedená Stevenem Bennerem, syntetickým biologem v Nadaci pro aplikovanou molekulární evoluci. Tento postup nabízí nové možnosti v mnoha oblastech, včetně lékařského výzkumu a ukládání dat.
Syntetická DNA se vyrábí od nuly v laboratoři. Vlastně naprogramovaná DNA může poskytovat pokyny, které se nemusí v přírodě vyskytovat. V současné době byla syntetická DNA - za použití typických čtyř bází - zkonstruována pro nové účely, jako je vytváření nových vůní pro parfémy, ale existují také potenciální lékařské aplikace, jako je výroba enzymu, který může rozkládat lepek a léčit celiakii.
„Hachimoji DNA“ přidá do směsi dva nové páry - P a Z, poté B a S. Předchozí práce vytvořila různé verze struktur šesti syntetických DNA. Osmibodová DNA dramaticky rozšiřuje možný počet třípísmenných kombinací nebo kodonů, které může DNA uložit.
Kabelová Megan Molteni vysvětluje:
„Čtyřpísmenná abeceda vám poskytne 64 možných kodonů, které poskytují 20 aminokyselin, stavební bloky proteinů. Šest písmen vás vezme až 256 kodonů; osm je 4 096. “
Většina předchozích pokusů o přidání párů bází byla nestabilní, protože ve svých základnách používali molekuly odpuzující vodu, uvádí Matthew Warren pro Nature . Mezi syntetickými páry bylo možné vtlačit nové syntetické páry, ale nemohly být umístěny v řadě. DNA hachimoji však používá vodíkové vazby - stejně jako přirozeně se vyskytující DNA - přidávající strukturální integritu.
DNA v přírodě obsahuje pokyny k vytváření proteinů. Klíčovým krokem v tomto procesu je vytvoření zrcadlového obrazu RNA. Jinak zůstanou informace uložené v DNA nepoužité, jako recept, který se nikdy nevaří. Nebudete moci pozorovat účinek žádných nově vytvořených genů, natož vidět vývoj. Spoluautor studie Andrew Ellington, evoluční inženýr na University of Texas, syntetizoval enzym, který dokázal číst DNA hachimoji (včetně nových písmen) a vytvořit odpovídající řetězec RNA. RNA fungovala tak, jak bylo navrženo. Zprávy Megan Molteni z kabelové televize: některé vytvořily zelenou fluorescenční záři, zatímco jiné se vázaly na nádory jater nebo buňky rakoviny prsu v Petriho misce.
Vylepšená paměťová kapacita Hachimoji DNA znamená, že bychom mohli použít osmimístnou DNA k ukládání informací, jako je mimořádně odolný mikroskopický počítačový čip. Jak vysvětluje Ed Yong v National Geographic, vědci mohou vytvořit klíč, který převádí informace z jazyka počítačů - binární 1 a 0 - do písmen abecedy DNA. DNA vydrží mnohem déle a zabírá mnohem méně místa než pevné disky a vědci úspěšně uložili celý počítačový operační systém a celý film do normální čtyřpísmenné DNA.
Objev také pomáhá odpovědět na biologickou situaci: může existovat život pomocí jiných stavebních bloků, než jsou čtyři nukleotidové báze, které se používají na této planetě? Syntetický biolog Floyd Romesberg řekl Nature, že nový výzkum je „koncepční průlom“.
"Dlouho jsme měli náznaky, že život se vyvinul z G, A, T, C, ne proto, že to byly přesně ty správné suroviny, ale proto, že byly jednoduše dostupné, " řekl Romesberg v rozhovoru pro Wired a tato studie je první, kdo toto podezření potvrdí.
NASA, jedna z organizací, která studii financovala, v tiskové zprávě oznámila, že výzkum DNA hachimoji bude informovat o hledání života na jiných planetách, protože objev naznačuje, že mimozemský život nemusí používat stejné stavební kameny jako život na Zemi.
Ale vytvořili vědci na Zemi úplně nový typ života? Ne, podle Discover . Zatímco DNA hachimoji splňuje všechny strukturální požadavky na život, nemůže se udržet mimo pečlivě kalibrované laboratorní prostředí.
