Der Aufbau der neuen 8-base-genetischen system. Die vier natürlich vorkommenden Basen sind in grün dargestellt (G), rot (A), blau (C) und gelb (T), während die synthetischen Basen sind in cyan (B), pink (S), lila (P), orange (Z). Bild: Indiana University School of Medicine
Konventionelle DNA besteht aus den bekannten A, C, G und T Basenpaaren, aber eine neu erstellte genetische system ist vollgepackt mit acht, und verdoppelt damit die Anzahl der Buchstaben, die in der Regel in selbst-replizierende Moleküle. Faszinierend, das neue system, genannt “hachimoji,” könnte folgendermaßen Aussehen, die Bausteine für die Existenz Außerirdischen Lebens.
Neue Forschung veröffentlichte gestern in der Wissenschaft beschreibt die hachimoji, was bedeutet “acht Buchstaben” in Japanisch. Zusätzlich zu den herkömmlichen vier Basenpaaren, das genetische system hat vier zusätzliche Bausteine, dramatisch zunehmend die Informationsdichte im Vergleich zu regulären DNA. Die Wissenschaftler hinter der Arbeit, der Leitung von Steven Benner von der Foundation for Applied Molecular Evolution in Alachua, Florida, sagte, das neue system robust genug ist, Leben zu fördern, unterstützen die Prozesse, die erforderlich für die Darwin ‘ sche selbst-Replikation.
Um klar zu sein, hachimoji ist nicht ein autonom sich selbst erhaltenden Organismus. Vielmehr ist es ein Modell für eine alternative genetische Struktur erforderlich, um nachhaltig selbst replizieren Leben. Auf der Erde, RNA-und DNA-führen Sie diese Funktion ausschließlich, aber das ist nicht zu sagen, dass die anderen Varianten nicht vorhanden sind, die anderswo im Kosmos. In der Tat, astrobiologists wird zweifellos sein Interesse an dieser Forschung, denn es zeigt einen anderen möglichen Mechanismus, aus dem das Leben entstehen, sich entwickeln, und complexify.
Die Autoren der Studie nicht behauptet, dass hachimojis existiert anderswo im Universum, aber “wir können uns vorstellen, parallele Prozesse,” Andrew Ellington, ein co-Autor der neuen Studie und einen synthetischen Biologen an der Universität von Texas, Austin, sagte in einer Erklärung. Auf die Benner fügte hinzu: “Durch die sorgfältige Analyse der Rollen von Form, Größe und Struktur in hachimoji DNA, die diese Arbeit erweitert unser Verständnis für die Arten von Molekülen, die möglicherweise Informationen zu speichern, die Existenz Außerirdischen Lebens auf fremden Welten.”
In der normalen RNA-und DNA-Kombinationen der vier Basenpaare aktivieren Sie die Speicherung und übertragung der genetischen information. Diese vier Bausteine der DNA, Nukleotide, bestehen aus Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin, oder einfach nur A, C, G und T. In RNA, die T wird ersetzt durch U, die uracil. Die Basen Kodieren für Aminosäuren, die Grundbausteine der Proteine.
Die bisherige Forschung geschaffen, um die synthetische DNA mit vier alternativen Buchstaben und insgesamt ein system mit zwei zusätzlichen Basenpaaren für insgesamt sechs, aber dies ist das erste mal, Wissenschaftler haben gegangen, den ganzen Weg zu acht.
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Die vier neuen Buchstaben, P, B, Z und S, näherungsweise die Strukturen und Funktionen von regelmäßigen DNA, entsprechend der neuen Studie, P und B sind Purin-wie in Funktion, und Z und S sind pyrimidin-wie in der Funktion. In tests, die die genetischen Systems wurde gezeigt, Speicherung und übertragung von Informationen wirksam imitiert das molekulare Verhalten von regelmäßigen vier-Buchstaben-DNA. Wichtig ist, hachimoji auch erfüllt die Schrödinger-Anforderungen definiert, die eine darwinistische system der molekular-basierte Entwicklung (und ja, das ist das gleiche, Erwin Schrödinger, dessen hypothetische Quanten-Katze sowohl lebendig und tot). Schrödinger beschrieb vier Voraussetzungen der evolution: Informationen Speicherung, übertragung, strukturelle Integrität und eine erkennbare, aber noch formbar, äußere Form oder Struktur.
“Hachimoji DNA kann alles tun, was DNA bedeutet, Leben zu fördern”, erklärte in einer Pressemitteilung, ausgestellt von der Foundation for Applied Molecular Evolution. “Es Paare vorhersehbar, und Regeln für die Prognose der Stabilität. Hachimoji DNA kopiert werden kann, um hachimoji RNA, in der Lage, um direkte protein-Synthese. Hachimoji RNA kann einen selektierbaren Phänotyp [physikalische Struktur], in diesem [experiment], einem grün-fluoreszierenden glühen.”
Lori Glasur, der stellvertretende Direktor der NASA Planetary Science Division, war begeistert von der Forschung, die sagen, “Life detection ist ein zunehmend wichtiges Ziel der NASA planetary science Missionen, und diese neue Arbeit wird uns helfen, bei der Entwicklung wirksamer Instrumente und Experimente durch, erweitern Sie den Umfang dessen, was wir suchen”, so eine Agentur Pressemitteilung.
“Die Forschung ist von Bedeutung, da die DNA schon immer dachte, einzigartig zu sein. Zum Beispiel, die DNA ist das einzige material, für das wir die Fähigkeit haben zu entwerfen Sequenzen, die vorhersehbar Stabilität,” Floyd Romesberg, Genetiker an der Scripps-Institut und co-Autor der Studie mit dem synthetischen DNA mit sechs Basenpaaren, sagte Gizmodo. “Und was Steve [Benner] gezeigt hat, ist, dass seine neuen vier Buchstaben, um jeden Aspekt dieses vorhersagbare Stabilität. Zwar gibt es Hinweise darauf, dass andere Dinge als die natürlichen vier Buchstaben des DNA-vielleicht haben diese Eigenschaft, diese Arbeit zum ersten mal wirklich zeigt es.”
Romesberg, wer war nicht beteiligt mit der neuen Studie, sagte, eine wichtige Anwendung von einem acht-Buchstaben-alphabet besteht in der Kontrolle der molekularen Assoziation, das heißt, die Fähigkeit, Programm die Konfiguration der Nukleotide. Ein acht-Buchstaben-alphabet, sagte er, ist von Natur aus genauer als ein vier-Buchstaben-alphabet.
“Aber das ist nutzlos, wenn die Stabilität der acht Buchstaben alphabet ist nicht vorhersehbar oder programmierbar”, sagt Romesberg. “Weil Steve hat gezeigt, eröffnet eine Vielzahl von neuen Anwendungen, die ich bin sicher, dass sein Labor und andere bald entwickeln.”
In der Tat, die neue Studie, zusätzlich zu seiner astrobiological Auswirkungen haben könnte, in der realen Welt Auswirkungen als gut. Die Autoren sagen, Ihre Erkenntnisse führen könnten, durch verbesserte Diagnose-Geräte, überwachung der Umwelt (wie die Erkennung von gefährlichen Viren), alternativen zur Speicherung von Informationen, Proteine mit zusätzlichen Aminosäuren, und neue, innovative Medikamente.
[Wissenschaft]
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