Strukturen av den nye 8-base genetisk system. De fire naturlig forekommende baser er vist i grønn (G), rød (En), blå (B) og gul (T), mens den syntetiske baser er vist i cyan (B), rosa (S), lilla (P) og oransje (Z). Bilde: Indiana University School of Medicine
Konvensjonelle DNA består av den kjente A, C, G og T base-par, men en nylig opprettet genetisk system er fullpakket med åtte, og dermed dobling av antall bokstaver som normalt finnes i reproduserende molekyler. Intriguingly, det nye systemet, kalt “hachimoji,” kunne ligne byggesteinene av utenomjordisk liv.
Ny forskning publisert i går i Vitenskapen beskriver hachimoji, som betyr “åtte bokstaver” på Japansk. I tillegg til den konvensjonelle fire base-par, denne genetiske systemet har en ekstra fire byggesteinene, dramatisk økende grad informasjon tetthet i forhold til vanlige DNA. Forskerne bak arbeidet, som ledes av Steven Benner fra Stiftelsen for Anvendt Molekylær Evolusjon i Alachua, Florida, sa den nye kan systemet være robust nok til å støtte liv, det er, for å støtte prosesser som kreves for Darwins selv-replikasjon.
Å være tydelig, hachimoji er ikke en selvstendig selvdrevet organismen. Snarere er det en modell av en alternativ genetisk struktur er nødvendig for å opprettholde reproduserende liv. På Jorden, RNA-og DNA-utføre denne funksjonen eksklusivt, men det er ikke å si andre variasjoner som ikke finnes andre steder i universet. Faktisk, astrobiologists vil utvilsomt være interessert i denne forskningen fordi den viser en annen mulig mekanisme som livet kan dukke opp, utvikle seg, og complexify.
Forfatterne av studien er ikke å hevde at hachimojis finnes andre steder i Universet, men “vi kan forestille deg parallelle prosesser,” Andrew Ellington, en co-forfatter av den nye undersøkelsen og en syntetisk biolog ved Universitetet i Texas, Austin, sa i en uttalelse. Som Benner lagt til: “Ved nøye å analysere roller av form, størrelse og struktur i hachimoji DNA, dette arbeidet utvider vår forståelse av typer molekyler som kan lagre informasjon i utenomjordisk liv på fremmede verdener.”
I normal RNA og DNA, kombinasjoner av fire base par aktivere lagring og overføring av genetisk informasjon. Disse fire byggesteinene i DNA, eller nukleotider, består av adenine, cytosine, guanin, og innhold av tymin, eller mer rett og slett A, C, G og T. I RNA, T er erstattet av U, som er uracil. Baser koder for aminosyrer, de grunnleggende byggesteinene i proteiner.
Tidligere forskning har klart å lage syntetiske DNA-med fire alternative bokstaver i totalt og et system med to ekstra base-par for totalt seks, men dette er første gang forskere har gått helt til åtte.
Forskere Lagt til To Nye Brev til DNA-Koden
Hvis du har tatt en vitenskap klasse, er du sannsynligvis klar over at DNA er kroppens bruksanvisning. Men …
Les mer Les
De fire nye bokstaver, P, B, Z og S, rundet av strukturer og funksjonalitet av vanlig DNA, ifølge den nye studien; P og B er purin-som i funksjon, og Z og S er pyrimidin-som i funksjon. I tester, det genetiske systemet ble vist til å lagre og overføre informasjon, for effektivt å etterligne den molekylære virkemåten til vanlige fire-brev DNA. Viktigere, hachimoji møtte også Schrödinger krav, som definerer en Darwinistisk system for molekylær-basert evolusjon (og ja, det er det samme Erwin Schrödinger som hypotetisk quantum katten var både levende og døde). Schrödinger beskrevet fire krav om evolusjon: informasjon lagring, overføring, strukturell integritet, og en merkbar, men tøyelig, fysisk form eller struktur.
“Hachimoji DNA kan gjøre alt for at DNA ikke til å støtte liv,” bemerket en pressemelding utstedt av Stiftelsen for Anvendt Molekylær Evolusjon. “Det par forutsigbart, og regler forutsi sin stabilitet. Hachimoji DNA kan kopieres til å gjøre hachimoji RNA, i stand til å lede protein syntese. Hachimoji RNA kan ha en valgbar phenotype [fysiske struktur], [eksperiment], et grønt fluorescerende glød.”
Lori Glasur, fungerende direktør for nasas Planetary Science Division, ble opphisset av forskning, og sa, “Life detection er en stadig viktigere mål av nasas planetary science oppdrag, og dette nye verket vil hjelpe oss til å utvikle effektive instrumenter og eksperimenter som vil utvide omfanget av hva vi ser etter,” i henhold til et byrå pressemelding.
“Forskningen er viktig fordi DNA har alltid vært antatt å være unik. For eksempel DNA er det eneste materialet som vi har muligheten til å designe sekvenser som har forutsigbar stabilitet,” Floyd Romesberg, en genetiker ved Scripps Institute og medforfatter av studien involverer syntetiske DNA-med seks base-par, fortalte Gizmodo. “Og hva Steve [Benner] har vist, er at hans nye fire bokstaver tilfredsstille ethvert aspekt av denne forutsigbar stabilitet så vel. Mens det har vært hint om at ting annet enn den naturlige fire bokstaver av DNA kan ha denne egenskapen, dette fungerer for første gang virkelig demonstrerer det.”
Romesberg, som ikke var involvert i den nye studien, sa en viktig anvendelse av en åtte-brev alfabetet er å kontrollere molekylær association, som er evnen til å programmere konfigurasjon av nukleotider. En åtte-brev alfabetet, sa han, er i utgangspunktet mer spesifikke enn en fire-brev alfabetet.
“Men dette er ubrukelig hvis den stabilitet av de åtte brev alfabetet er ikke forutsigbar eller programmerbar,” sa Romesberg. “Fordi Steve har vist dette, det åpner opp for alle slags nye programmer, som jeg er sikker på at hans lab og andre vil snart utvikle seg.”
Faktisk, den nye studien, i tillegg til sin astrobiological konsekvenser, kunne ha en reell innflytelse. Forfatterne sier at deres funn kan resultere i bedre diagnostisk utstyr, miljøovervåking (for eksempel påvisning av farlige virus), alternativer til lagring av informasjon, proteiner med ekstra aminosyrer, og nye innovative legemidler.
[Naturvitenskap]
Deler Denne Historien