Traditsiooniline DNA koosneb neljast aluspaarist A, C, G ja T. Kuid vastloodud geneetiline süsteem on pakendatud kaheksasse - kaks korda rohkem, kui tavaliselt leidub isereplitseeruvates molekulides. Uue süsteemi nimi oli "hachimoji", ja mis on kõige huvitavam - see võib tunduda maavälise elu, see tähendab välismaalaste, ehituskividena. Hiljuti ajakirjas Science avaldatud uus uuring kirjeldab hachimoji, mis tähendab jaapani keeles "kaheksa tähte".
Lisaks neljale põhipaarile on sellel geneetilisel süsteemil neli ehitusplokki, mis suurendavad märkimisväärselt teabe tihedust võrreldes tavapärase DNA-ga. Töö esitanud teadlaste sõnul võib uus süsteem olla elu toetamiseks piisavalt jõuline - st toetada Darwini enesereplikatsiooniks vajalikke protsesse.
Kaheksast tähest koosnev võõras DNA
Teeme kohe selgeks, et hachimoji ei ole autonoomne isemajandav organism. Pigem on see alternatiivse geneetilise struktuuri mudel, mis on vajalik enesereplitseeriva elu säilitamiseks. Maal täidavad seda funktsiooni ainult RNA ja DNA, kuid see ei tähenda, et kosmoses muid võimalusi eksisteerida ei saaks. Tegelikult on astrobioloogid selle uuringu vastu väga huvitatud, kuna see näitab veel ühte võimalikku mehhanismi, mille abil elu võiks tekkida, areneda ja muutuda keerukaks.
Uuringu autorid ei väida, et hachimoji eksisteerib kogu universumis, kuid nad usuvad, et on võimalik võtta ja "ette kujutada paralleelseid protsesse", ütles Austini Texase ülikooli uue uurimistöö kaasautor ja sünteetilise bioloogi esindaja Andrew Ellington. "Analüüsides hoolikalt kuju, suuruse ja struktuuri rolli hachimoji DNA-s, laiendame selles töös oma teadmisi molekulide tüüpidest, mis võiksid talletada teavet maavälise elu kohta võõrastes maailmades."
Normaalse RNA ja DNA korral võimaldab nelja aluspaari kombinatsioon geneetilise teabe salvestamist ja edastamist. Need neli DNA ehitusplokki ehk nukleotiidid koosnevad adeniinist, tsütosiinist, guaniinist ja tümiinist või lihtsalt A, C, G ja T. RNA-s asendatakse T uratsiiliga (U). Aluselised alused kodeerivad aminohappeid, valkude põhilisi ehitusplokke.
Varasemad uuringud on loonud sünteetilise DNA, millel on kokku neli alternatiivset tähte, ja süsteemi, millel on kaks täiendavat aluspaari (kokku kuus), kuid viimases uuringus on teadlased suurendanud seda arvu kaheksale.
Reklaamvideo:
Uute uuringute kohaselt on neli uut tähte P, B, Z ja S oma struktuurilt ja funktsionaalsuselt enam-vähem sarnased tavalise DNA-ga; P ja B on funktsioonis puriinisarnased, Z ja S on pürimidiinitaolised. Testides on geneetiline süsteem näidanud teabe salvestamise ja edastamise võimet, jäljendades sisuliselt tavalise nelja tähega DNA molekulaarset käitumist. Oluline on see, et hachimoji vastab ka Schrödingeri nõuetele, mis määratlevad molekulaarse evolutsiooni darvini süsteemi (sama Schrödinger, kelle kass ei ole elus ega surnud). Schrödinger kirjeldas evolutsiooni nelja nõuet: teabe salvestamine, edastamine, struktuuri terviklikkus ning eristatav füüsiline vorm või struktuur.
“Hachimoji DNA saab teha kõike, mida DNA teeb, et elu säilitada. See paarub ettearvatavalt ja reeglid dikteerivad selle stabiilsuse. Hachimoji DNA-d saab kopeerida, et luua Hachimoji RNA, saab sünteesida valke otse. Hachimoji RNA võib omada selektiivset fenotüüpi (füüsikalist struktuuri) ja selles katses rohelist fluorestsentsi."
NASA planeediteaduse osakonna direktori kohusetäitja Laurie Haze kiitis uuringut: "Elu avastamine on NASA planeediteaduste missioonide üha olulisem eesmärk ja see uus töö aitab välja töötada tõhusaid tööriistu ja katseid, mis laiendavad meie otsinguid."
„See uuring on oluline, kuna DNA-d on alati peetud ainulaadseks. Näiteks DNA on ainus materjal, mille abil saame kujundada ennustatava stabiilsusega järjestusi,”ütleb Floyd Romesberg, Scripps Institute'i geneetik ja kuue sünteetilise paari uuringu autor. Ja nagu Steve Benner on näidanud, täidavad ka tema uued neli tähte selle ennustatava stabiilsuse kõiki aspekte. Ehkki on olnud vihjeid, et muudel kui neljal naturaalsel DNA tähel võib olla see omadus, demonstreerib see töö seda esimest korda."
Romesberg ütleb ka, et kaheksatähelise tähestiku oluline rakendus on molekulaarsete assotsiatsioonide, see tähendab võime programmeerida nukleotiidide konfiguratsiooni, juhtimine. Tema sõnul on kaheksa täheline tähestik oma olemuselt täpsem kui neljatäheline tähestik.
"Siiski on see kasutu, kui kaheksatähelise tähestiku stabiilsus ei ole ennustatav ega programmeeritav," ütleb Romesberg. "Seda demonstreerides avastas Steve uued rakendused, mis ilmuvad tõenäoliselt tema laboris varsti."
Töö tulemused võivad viia mitte ainult astrobioloogiliste tagajärgedeni, vaid jätta jälje ka reaalses maailmas - näiteks parendada diagnostikaseadmeid, keskkonnaseiret (näiteks ohtlike viiruste tuvastamine), viia alternatiivse teabesalvestuse, aminohapetega lisatud valkude ja uute innovaatiliste ravimite tekkimiseni …
Ilja Khel
