De structuur van de nieuwe 8-base genetische systeem. De vier van nature voorkomende baseert zijn weergegeven in het groen (G), rood (A), blauw (C), en geel (T), terwijl de synthetische baseert zijn weergegeven in cyaan (B), roze (S), paars (P) en oranje (Z). Afbeelding: Indiana University School of Medicine
Conventionele DNA bestaat uit de bekende A, C, G, en T basenparen, maar een nieuwe genetische systeem is verpakt met een acht, dus een verdubbeling van het aantal letters die normaal in zichzelf replicerende moleculen. Intrigerend, het nieuwe systeem, genaamd “hachimoji,” zou kunnen lijken op de bouwstenen van het bestaan van buitenaards leven.
Nieuw onderzoek dat gisteren is gepubliceerd in de Wetenschap beschrijft de hachimoji, wat betekent “acht letters” in het Japans. In aanvulling op de conventionele vier basenparen, deze genetische systeem heeft een extra vier bouwstenen, dramatisch steeds de informatie dichtheid in vergelijking tot de reguliere DNA. De wetenschappers achter het werk, onder leiding van Steven Benner van de Stichting voor Toegepaste Moleculaire Evolutie in Alachua, Florida, zei dat het nieuwe systeem robuust genoeg zijn om leven te ondersteunen, dat is, ter ondersteuning van de processen die nodig zijn voor de Darwinistische zelf-replicatie.
Om duidelijk te zijn, hachimoji is niet een autonoom zelfstandig functionerend organisme. Integendeel, het is een model van een alternatief genetische structuur nodig zelfkopiërende leven. Op Aarde, RNA en DNA het uitvoeren van deze functie uitsluitend, maar dat wil niet zeggen dat andere variaties bestaan niet elders in de kosmos. Inderdaad, astrobiologists zal ongetwijfeld geïnteresseerd zijn in dit onderzoek, omdat het bewijst een ander mogelijk mechanisme van dat leven kon ontstaan, evolueren en complexify.
De auteurs van de studie niet beweren dat hachimojis bestaat elders in het Heelal, maar “we kunnen ons voorstellen parallelle processen,” Andrew Ellington, co-auteur van de nieuwe studie en een synthetisch bioloog aan de Universiteit van Texas, Austin, zei in een verklaring. Om die Benner toegevoegd: “Door het zorgvuldig analyseren van de rol van de vorm, grootte en structuur in hachimoji DNA, dit werk vergroot ons begrip van de typen van moleculen die kunnen het opslaan van informatie over het bestaan van buitenaards leven op buitenaardse werelden.”
In de normale RNA en DNA, combinaties van vier basenparen de opslag en de overdracht van genetische informatie. Deze vier bouwstenen van het DNA, of nucleotiden bestaan uit adenine, cytosine, guanine en thymine, of gewoon meer A, C, G en T. In RNA, de T wordt vervangen door U, die uracil. De basen coderen voor aminozuren, de fundamentele bouwstenen van eiwitten.
Eerder onderzoek weten te creëren synthetische DNA met vier alternatieve letters in totaal, en een systeem met twee toegevoegde base-paren voor een totaal van zes, maar dit is de eerste keer dat wetenschappers zijn gegaan, alle de weg naar een acht.
Wetenschappers uitgebreid met Twee Nieuwe Brieven aan de DNA-Code
Als u hebt genomen een wetenschap klasse, bent u waarschijnlijk van bewust dat het DNA van het lichaam van de handleiding. Maar …
Lees meer Lees
De vier nieuwe brieven, P, B, Z en S, benaderd de structuren en functies van de reguliere DNA, volgens de nieuwe studie; P en B purine-net als in functie, en Z en S zijn pyrimidine-net als in functie. Uit tests is gebleken dat de genetische systeem werd weergegeven voor het opslaan en overbrengen van informatie, effectief het nabootsen van de moleculaire werking van reguliere vier-letter-DNA. Nog belangrijker is, hachimoji ook aan de Schrödinger-eisen, waarin een Darwinistisch systeem van moleculaire op basis van de evolutie (en ja, dat is dezelfde Erwin Schrödinger waarvan de hypothetische quantum kat zowel levend en dood). Schrödinger beschreven vier eisen van de evolutie: informatie-opslag, transmissie, structurele integriteit, en een waarneembare, maar toch kneedbaar, fysieke vorm of structuur.
“Hachimoji DNA kan alles doen wat DNA heeft om leven te ondersteunen,” aldus een persbericht, uitgegeven door de Stichting voor Toegepaste Moleculaire Evolutie. “Het paren voorspelbaar, en de regels voor het voorspellen van de stabiliteit. Hachimoji DNA kan worden gekopieerd te maken hachimoji RNA, in staat om rechtstreeks de eiwitsynthese. Hachimoji RNA kan een selecteerbare fenotype [fysieke structuur], [experiment], een groen-fluorescerende gloed.”
Lori Glazuur, waarnemend directeur van NASA ‘ s Planetary Science Division, was enthousiast over het onderzoek, zeggende: “het Leven detectie wordt een steeds belangrijker doel van NASA’ s planetaire wetenschap missies, en dit nieuwe werk zal ons helpen aan het ontwikkelen van effectieve instrumenten en experimenten uit te breiden het bereik van wat we zoeken”, aldus een agentschap persverklaring.
“Het onderzoek is van belang, omdat DNA heeft altijd gedacht dat zijn uniek. Bijvoorbeeld, DNA is het enige materiaal dat wij hebben de mogelijkheid om ontwerpen sequenties die voorspelbaar stabiliteit,” Floyd Romesberg, een geneticus aan het Scripps Instituut en co-auteur van de studie met betrekking tot de synthetische DNA van zes basen, vertelde Gizmodo. “En wat Steve [Benner] heeft aangetoond is dat zijn vier letters die voldoen aan elk aspect van dit voorspelbare stabiliteit. Hoewel er zijn hints dat andere dingen dan de natuurlijke vier letters van het DNA zou kunnen hebben deze eigenschap, in dit werk voor het eerst echt laat zien.”
Romesberg, die was niet betrokken bij de nieuwe studie, zei een belangrijke toepassing van een acht-letter alfabet is het beheersen van de moleculaire vereniging, dat is, de mogelijkheid om programma de configuratie van de nucleotiden. Een acht-letter alfabet, zei hij, is van nature meer specifiek zijn dan een vier-letter alfabet.
“Maar dit is nutteloos als de stabiliteit van de acht letters is niet voorspelbaar of programmeerbare,” zei Romesberg. “Want Steve heeft dit getoond wordt, opent allerlei nieuwe toepassingen, die ik ben er zeker van dat zijn lab en anderen zullen snel ontwikkelen.”
Inderdaad, de nieuwe studie, in aanvulling op de astrobiological gevolgen zou kunnen hebben een impact op de wereld. De auteurs zeggen dat hun bevindingen kunnen leiden tot een betere diagnose-apparatuur, controle van het milieu (zoals het opsporen van gevaarlijke virussen), alternatieven voor informatie opslag, eiwitten met aminozuren toegevoegd, en nieuwe innovatieve geneesmiddelen.
[Wetenschap]
Deel Dit Verhaal