În 1953, când oamenii de știință au identificat în mod concluziv structura ADN-ului, a fost o revelație monumentală, câștigătoare a Premiului Nobel: patru nucleotide, fiecare conținând o bază etichetată cu litere, au fost aranjate într-o structură cu dublu elix. Aceste patru baze, sau „litere”, formează perechi: adenină, A, potriviri cu timina, T și citozina, C, legături cu guanina, G. Aceste perechi sunt esențial blocurile de viață de pe Pământ; modul în care sunt aranjate perechile creează instrucțiunile genetice pentru modul în care sunt făcute proteinele, care la rândul lor ajută aproape în fiecare proces critic care ne menține în viață.
Acum, o echipă interdisciplinară de cercetători a extins alfabetul genetic prin crearea ADN-ului sintetic care folosește opt litere și nu patru, potrivit unui nou studiu publicat în revista Science . Noua structură fabricată se numește „ADN hachimoji ”, din cuvintele japoneze pentru „opt” și litera ”. condus de Steven Benner, biolog sintetic la Fundația pentru Evoluția Moleculară Aplicată, avansul oferă noi posibilități în multe domenii, inclusiv cercetarea medicală și stocarea datelor.
ADN-ul sintetic este fabricat de la zero într-un laborator. ADN-ul personalizat poate oferi instrucțiuni care ar putea să nu apară în natură. În prezent, ADN-ul sintetic - folosind cele patru baze tipice - a fost conceput în scopuri noi, precum crearea de noi parfumuri pentru parfum, dar există și aplicații medicale potențiale, cum ar fi fabricarea unei enzime care poate descompune glutenul și trata boala celiacă.
„ADN-ul Hachimoji” adaugă două perechi noi - P și Z, apoi B și S - în amestec. Lucrările anterioare au creat diferite versiuni ale structurilor de ADN sintetice cu șase baze. ADN-ul cu opt baze extinde dramatic numărul posibil de combinații de trei litere sau codoni pe care ADN-ul le poate stoca.
Wired, Megan Molteni, explică:
„Un alfabet de patru litere vă oferă 64 de codoni posibili, care produc 20 de aminoacizi, blocurile de proteine. Șase litere vă duc până la 256 de codoni; opt îl fac 4.096. "
Cele mai multe încercări anterioare de a adăuga perechi de baze au fost instabile, deoarece au folosit molecule care resping apa, la bazele lor, relatează Matthew Warren pentru Nature . Noile perechi sintetice pot fi strânse între perechi naturale, dar nu pot fi plasate la rând. ADN-ul hachimoji, cu toate acestea, folosește legături de hidrogen - la fel ca ADN-ul natural - adăugând integritate structurală.
În natură, ADN-ul conține instrucțiunile pentru a construi proteine. Un pas cheie în acest proces este crearea unei surse de ARN-imagine în oglindă. În caz contrar, informațiile stocate în ADN rămân neutilizate, ca o rețetă care nu este niciodată gătită. Nu veți putea observa efectul genelor nou create, cu atât mai puțin să vedem evoluția. Coautorul studiului Andrew Ellington, un inginer în evoluție la Universitatea din Texas, a sintetizat o enzimă care ar putea citi ADN-ul hachimoji (inclusiv noile litere) și să creeze o linie de ARN corespunzătoare. ARN-ul a funcționat așa cum a fost proiectat, rapoartele Megan Molteni de la Wired : unii au creat o strălucire verde fluorescentă, în timp ce alții legați de tumori hepatice sau celule canceroase ale sânului într-o farfurie petri.
Capacitatea îmbunătățită de stocare a ADN-ului Hachimoji înseamnă că am putea folosi ADN-ul de opt litere pentru a stoca informații, cum ar fi un cip de calculator microscopic super-durabil. După cum explică Ed Yong în National Geographic, cercetătorii pot crea o cheie care traduce informațiile din limbajul computerelor - binarii 1 și 0 - în literele alfabetului ADN. ADN-ul durează mult mai mult și ocupă mult mai puțin spațiu decât hard disk-urile, iar cercetătorii au depozitat cu succes un sistem de operare complet al computerului și un întreg film în ADN normal, de patru litere.
Descoperirea ajută, de asemenea, să răspundă la un moment biologic: ar putea exista viața folosind alte blocuri de construcție, altele decât cele patru baze nucleotide care sunt utilizate pe această planetă? Biologul sintetic Floyd Romesberg a declarat pentru Nature că noua cercetare este „o descoperire conceptuală”.
"Pentru o lungă perioadă de timp, am avut idei că viața a evoluat din G, A, T, C, nu pentru că erau exact materiile prime potrivite, ci pentru că erau pur și simplu disponibile", a spus Romesberg într-un interviu pentru Wired, iar acest studiu este primul care a confirmat acea suspiciune.
NASA, una dintre organizațiile care au finanțat studiul, a anunțat într-un comunicat de presă că cercetarea ADN hachimoji își va informa căutarea vieții pe alte planete, deoarece descoperirea sugerează că viața extraterestră ar putea să nu folosească aceleași blocuri de construcție ca viața pe Pământ.
Dar oamenii de știință au creat un tip de viață cu totul nou pe Pământ? Nu, potrivit Discover . În timp ce ADN-ul hachimoji îndeplinește toate cerințele structurale pentru viață, acesta nu se poate menține în afara mediului laborator atent calibrat.
