Tradicionālo DNS veido četri bāzes pāri A, C, G un T. Bet jaunizveidotā ģenētiskā sistēma ir iesaiņota astoņās daļās - divreiz vairāk, nekā parasti būtu pašreplicējošās molekulās. Jauno sistēmu sauca par “hachimoji”, un kas ir pats interesantākais - tā var izskatīties kā ārpuszemes dzīves, tas ir, citplanētiešu, celtniecības bloki. Jauns pētījums, kas nesen publicēts zinātnē, apraksta hachimoji, kas japāņu valodā nozīmē "astoņi burti".
Papildus četriem pamata pāriem šai ģenētiskajai sistēmai ir četri pamatelementi, kas ievērojami palielina informācijas blīvumu salīdzinājumā ar parasto DNS. Zinātnieki, kas iesnieguši darbu, saka, ka jaunā sistēma var būt pietiekami spēcīga, lai atbalstītu dzīvību - tas ir, atbalstīt procesus, kas nepieciešami darviniešu pašreplikācijai.
Astoņu burtu sveša DNS
Tūlīt skaidri pateiksim, ka hachimoji nav autonoms, sevi uzturošs organisms. Drīzāk tas ir alternatīvas ģenētiskās struktūras modelis, kas nepieciešams, lai dzīvotu pašreplicējoši. Uz Zemes šo funkciju veic tikai RNS un DNS, taču tas nenozīmē, ka citas iespējas kosmosā nevarētu pastāvēt. Faktiski astrobiologi ir ļoti ieinteresēti šajā pētījumā, jo tas parāda vēl vienu iespējamu mehānismu, no kura dzīvība varētu rasties, attīstīties un kļūt sarežģīta.
Pētījuma autori neapgalvo, ka hachimoji pastāv visā Visumā, taču viņi uzskata, ka ir iespējams uzņemties un "iedomāties paralēlos procesus", saka Endrjū Ellingtons, jaunā pētījuma līdzautors un sintētiskais biologs Teksasas Universitātē, Ostinā. "Rūpīgi analizējot formas, lieluma un struktūras lomu hachimoji DNS, šajā darbā mēs paplašinām izpratni par molekulu veidiem, kas varētu uzglabāt informāciju par ārpuszemes dzīvi svešās pasaulēs."
Parastā RNS un DNS gadījumā četru bāzes pāru kombinācija ļauj uzglabāt un pārsūtīt ģenētisko informāciju. Šie četri DNS jeb nukleotīdu veidojošie bloki sastāv no adenīna, citozīna, guanīna un timīna vai vienkārši no A, C, G un T. RNS T aizstāj ar uracilu (U). Pamata bāzes kodē aminoskābes, kas ir olbaltumvielu pamata elementi.
Iepriekšējie pētījumi ir izveidojuši sintētisko DNS ar četriem alternatīviem burtiem kopumā un sistēmu ar diviem papildu bāzes pāriem (kopā seši), taču jaunākajā pētījumā zinātnieki šo skaitli ir palielinājuši līdz astoņiem.
Reklāmas video:
Saskaņā ar jaunajiem pētījumiem četri jaunie burti P, B, Z un S pēc struktūras un funkcionalitātes ir aptuveni līdzīgi kā parastā DNS; P un B ir purīnam līdzīgi, savukārt Z un S ir pirimidīnveidīgi. Testos ģenētiskā sistēma ir parādījusi spēju uzglabāt un pārraidīt informāciju, būtībā imitējot parasto četru burtu DNS molekulāro uzvedību. Svarīgi ir tas, ka hachimoji atbilst arī Šrēdingera prasībām, kas nosaka Darvina molekulārās evolūcijas sistēmu (tas pats Šrēdingers, kura kaķis nav ne dzīvs, ne miris). Šrēdingers aprakstīja četras evolūcijas prasības: informācijas glabāšanu, pārraidīšanu, struktūras integritāti un pamanāmu fizisko formu vai struktūru.
“Hachimoji DNS var darīt visu, ko DNS dara, lai uzturētu dzīvību. Tas pārī ir paredzams, un noteikumi diktē tā stabilitāti. Hachimoji DNS var nokopēt, lai izveidotu Hachimoji RNS, var sintezēt olbaltumvielas tieši. Hachimoji RNS var būt selektīvs fenotips (fiziskā struktūra), kā arī šajā eksperimentā un zaļā fluorescējošā mirdzumā."
NASA Planētu zinātnes nodaļas direktora pienākumu izpildītāja Laurija Haze atzinīgi novērtēja pētījumu: "Dzīvības atklāšana ir arvien svarīgāks NASA planētu zinātnes misiju mērķis, un šis jaunais darbs palīdzēs izstrādāt efektīvus rīkus un eksperimentus, kas paplašinās mūsu meklēšanu."
“Šis pētījums ir svarīgs, jo DNS vienmēr ir ticis uzskatīts par unikālu. Piemēram, DNS ir vienīgais materiāls, ar kuru mēs varam veidot secības ar paredzamu stabilitāti,”saka Floyd Romesberg, Scripps institūta ģenētiķis un pētījuma ar sešiem sintētiskiem pāriem autors. “Un kā parādīja Stīvs Benners, arī viņa jaunās četras vēstules pilda visus šīs paredzamās stabilitātes aspektus. Kaut arī ir bijuši mājieni, ka citām īpašībām, kas nav četri dabiskie DNS burti, var būt šī īpašība, šis darbs to patiesi pierāda pirmo reizi.”
Romesbergs arī saka, ka svarīgs astoņu burtu alfabēta pielietojums ir molekulu asociāciju kontrolē, tas ir, spēja programmēt nukleotīdu konfigurāciju. Pēc viņa teiktā, astoņu burtu alfabēts būtībā ir specifiskāks nekā četru burtu alfabēts.
"Tomēr tas būs bezjēdzīgi, ja astoņu burtu alfabēta stabilitāte nav prognozējama vai programmējama," saka Romesbergs. "Demonstrējot to, Stīvs atklāja jaunas lietojumprogrammas, kas, iespējams, drīz parādīsies viņa laboratorijā."
Darba rezultāti var izraisīt ne tikai astrobioloģiskas sekas, bet arī atstāt pēdas reālajā pasaulē - piemēram, uzlabot diagnostikas aprīkojumu, uzraudzīt vidi (piemēram, atklāt bīstamus vīrusus), novest pie alternatīvas informācijas glabāšanas, olbaltumvielu ar pievienotām aminoskābēm un jaunu inovatīvu zāļu rašanās …
Iļja Khel