1953. godine, kada su znanstvenici konačno identificirali strukturu DNK, bilo je to monumentalno otkriće koje je dobilo Nobelovu nagradu: četiri nukleotida, od kojih svaki sadrži slovo s pismom, raspoređena su u dvostruku strukturu spirale. Ove četiri baze, ili "slova", formiraju parove: adenin, A, podudaraju se sa timinom, T i citozinom, C, vezama s gvaninom, G. Ti su parovi u osnovi građevni blokovi života na Zemlji; način na koji su parovi raspoređeni stvara genetske upute o tome kako se stvaraju proteini, a što zauzvrat pomaže u gotovo svakom kritičnom procesu koji nas održava na životu.
Sada je interdisciplinarni tim istraživača proširio genetsku abecedu stvarajući sintetičku DNK koja koristi osam slova, a ne četiri, navodi se u novoj studiji objavljenoj u časopisu Science . Nova proizvedena struktura nazvana je " hachimoji DNA", od japanskih riječi za "osam" i slovom. "Stvaranje hahimoji DNA bilo je, kako Carl Zimmer piše u New York Timesu, " kemijska turneja-de-sila "za skupinu predvođen Stevenom Bennerom, sintetičkim biologom u Zakladi za primijenjenu molekularnu evoluciju, koji nudi nove mogućnosti na mnogim poljima, uključujući medicinska istraživanja i pohranu podataka.
Sintetička DNK izrađuje se od nule u laboratoriju. Prilagođeno programirani DNK može pružiti upute koje se ne mogu pojaviti u prirodi. Trenutno je sintetička DNA - koristeći tipične četiri baze - konstruirana za nove potrebe, poput stvaranja novih mirisa za parfem, ali postoje i potencijalne medicinske primjene, poput proizvodnje enzima koji može razgraditi gluten i liječiti celijakiju.
"Hachimoji DNA" dodaje dva nova para - P i Z, zatim B i S - u mješavinu. Dosadašnji rad stvorio je različite verzije sintetičkih struktura DNA sa šest baza. Osamosnovna DNK dramatično proširuje mogući broj kombinacija od tri slova ili kodona koje DNK može pohraniti.
Wiredova Megan Molteni objašnjava:
„Abeceda s četiri slova daje 64 moguća kodona koji daju 20 aminokiselina, građevne bjelančevine. Šest slova vam donosi do 256 kodona; osam to čini 4.096. "
Većina prethodnih pokušaja dodavanja baznih parova bila je nestabilna jer su koristili molekule koje odbijaju vodu u svojim bazama, izvještava Matthew Warren za Nature . Novi sintetički parovi mogli bi se stisnuti između prirodnih parova, ali ne mogu biti svrstani u red. DNK hahimojija, međutim, koristi vodikove veze - baš poput DNK-a u prirodi - dodajući strukturni integritet.
DNK u prirodi sadrži upute za izgradnju proteina. Ključni korak u tom procesu je stvaranje zrcalne slike RNA. Inače, podaci pohranjeni u DNK ostaju neiskorišteni, poput recepta koji se nikada ne kuha. Nećete moći promatrati učinak bilo kojeg novostvorenog gena, a kamoli vidjeti evoluciju. Koautor studije Andrew Ellington, inženjer evolucije na Sveučilištu u Teksasu, sintetizirao je enzim koji je mogao očitati hahimoji DNK (uključujući nova slova) i napraviti odgovarajući niz RNA. RNA je radila kako je dizajnirano, izvještava Wiredova Megan Molteni: neki su stvorili zeleni fluorescentni sjaj, dok su se drugi vezali za tumore jetre ili stanice raka dojke u petrijevoj posudi.
Poboljšani kapacitet za pohranu Hachimoji DNA znači da bismo mogli koristiti DNK sa osam slova za pohranu podataka, poput super izdržljivog mikroskopskog računalnog čipa. Kao što Ed Yong objašnjava u National Geographicu, istraživači mogu stvoriti ključ koji prevodi informacije s jezika računala - binarnih 1 i 0 - u slova DNA abecede. DNK traje mnogo duže i zauzima puno manje prostora od tvrdih diskova, a istraživači su uspješno pohranili cijeli operativni sustav računala i cijeli film u normalnu DNK s četiri slova.
Otkriće također pomaže da odgovorimo na biološki problem: može li život postojati koristeći druge građevne blokove osim četiri nukleotidne baze koje se koriste na ovom planetu? Sintetički biolog Floyd Romesberg rekao je za Nature da je novo istraživanje "konceptualni proboj."
"Dugo smo imali nagovještaje da se život razvijao iz G, A, T, C, ne zato što su bile prave sirovine, već zato što su bile jednostavno dostupne", rekao je Romesberg u intervjuu za Wired, a ova studija je prvi koji je potvrdio tu sumnju.
NASA, jedna od organizacija koja je financirala studiju, priopćila je u priopćenju za javnost da će hahimoji DNK istraživanje obavijestiti o potrazi za životom na drugim planetima, jer otkriće sugerira da izvanzemaljski život možda neće koristiti iste građevne blokove kao život na Zemlji.
No, jesu li znanstvenici stvorili potpuno novi tip života na Zemlji? Ne, prema otkriću . Iako DNK hahimoji ispunjava sve strukturalne zahtjeve za život, ne može se održati izvan pomno kalibriranog laboratorijskog okruženja.
