Δημιουργήθηκε για πρώτη φορά DNA όχι με τέσσερα αλλά με οκτώ «γράμματα» του γενετικού αλφαβήτου

στις

Το μόριο της ζωής DNA όπως το ξέρουμε αποθηκεύει τις γενετικές πληροφορίες χρησιμοποιώντας ένα «αλφάβητο» από τέσσερα μόνο χημικά «γράμματα» (γουανίνη, κυτοσίνη, αδενίνη, θυμίνη), γνωστότερα εν συντομία από τα αντίστοιχα αρχικά τους στα αγγλικά G, C, A και T. Τώρα, επιστήμονες της Εφαρμοσμένης Μοριακής Εξέλιξης στη Φλόριντα, διπλασίασαν τον αριθμό αυτών των θεμελιωδών λίθων της ζωής, δημιουργώντας για πρώτη φορά ένα συνθετικό γενετικό αλφάβητο με οκτώ γράμματα, που φαίνεται να «δουλεύει», όπως και το φυσικό DNA, αποθηκεύοντας και μεταφέροντας γενετικές πληροφορίες.  Το νέο DNA μπορεί να μας βοηθήσει να καταλάβουμε από τι θα μπορούσαν οι εξωγήινοι να είναι φτιαγμένοι.

new-dna-8-baseΗ δομή του νέου γενετικού συστήματος 8 βάσεων. Οι τέσσερις φυσικές βάσεις εμφανίζονται σε πράσινο (G), κόκκινο (Α), μπλε (C) και κίτρινο (T), ενώ οι συνθετικές βάσεις εμφανίζονται σε κυανό (Β), ροζ (S) και πορτοκαλί (Ζ).

 

hachimojiΟι ερευνητές ονόμασαν το νέο γενετικό αλφάβητο «Hachimoji», που σημαίνει «οκτώ γράμματα» στα ιαπωνικά. Οι συντάκτες της μελέτης δεν ισχυρίζονται ότι τα hachimojis υπάρχουν αλλού στο σύμπαν, αλλά «μπορούμε να φανταστούμε παράλληλες διαδικασίες».

Ανέφεραν μάλιστα ότι το διευρυμένο γενετικό αλφάβητο -ή πιο σωστά το νέο πληροφοριακό μοριακό σύστημα- θα μπορούσε (θεωρητικά τουλάχιστον) να υποστηρίξει και αυτό τη ζωή.  Το επίτευγμα αυτό δείχνει ότι δεν υπάρχει τίποτε ιδιαίτερα «μαγικό» ή ξεχωριστό σε αυτά τα τέσσερα χημικά «γράμματα» που εξελίχθηκαν στον πλανήτη μας και πάνω στα οποία μέχρι στιγμής έχει στηριχθεί η ζωή. Άρα στο μέλλον περισσότερα «γράμματα» θα μπορούσαν να κάνουν το ίδιο.

Στη διπλή έλικα του DNA, το «γράμμα» Α ζευγαρώνει με το Τ και το C με το G, αναπτύσσοντας δεσμούς μέσω των ατόμων υδρογόνου. Εδώ και χρόνια οι επιστήμονες προσπαθούν να προσθέσουν περισσότερα ζευγάρια «γραμμάτων» (ή βάσεων) στο γενετικό κώδικα. Ο ερευνητής Steven Benner ήταν ο πρώτος που στη δεκαετία του 1980 δημιούργησε τις πρώτες «αφύσικες» βάσεις, ενώ ο ο χημικός βιολόγος Floyd Romesberg του Ινστιτούτου Ερευνών Scripps της Καλιφόρνια, ήταν ο πρώτος που το 2014 εισήγαγε ένα ζεύγος συνθετικών βάσεων μέσα σε ένα ζωντανό κύτταρο βακτηρίου, δημιουργώντας ένα DNA με έξι «γράμματα».

Με τη νέα έρευνα, οι επιστήμονες έδειξαν ότι είναι δυνατό δύο νέα ζεύγη (από τις τέσσερις μη φυσικές βάσεις S, B, P, Z) να συνδυασθούν με τις φυσικές βάσεις και να ενσωματωθούν κανονικά στη διπλή έλικα του DNA. Τα τέσσερα πρόσθετα συνθετικά «γράμματα» δημιουργήθηκαν μέσω επέμβασης στη μοριακή δομή των τεσσάρων κανονικών βάσεων.

Τα πειράματα που έκαναν οι ερευνητές, δημιουργώντας εκατοντάδες μόρια συνθετικού DNA, έδειξαν ότι το Hachimoji φαίνεται ικανό να αποθηκεύσει γενετικές πληροφορίες και να στηρίξει την ανάπτυξη της ζωής. Δημιουργεί και αυτό διπλές έλικες -μια ανάμιξη φυσικών και συνθετικών «γραμμάτων»- που έχουν σταθερή δομή, ανεξάρτητα από τον τρόπο που δημιουργούνται τα ζεύγη των βάσεων και ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία στην οποία εκτίθενται.

Οι ερευνητές έδειξαν, επίσης, ότι το συνθετικό DNA μπορεί να μεταγραφεί κανονικά στο αδελφό μόριο RNA, όπως και το φυσικό. Η μετατροπή αυτή είναι ζωτική για την «μετάφραση» των γενετικών πληροφοριών των γονιδίων σε πρωτεΐνες.

Η NASA υποστηρίζει χρηματοδοτικά τη νέα έρευνα, την οποία θεωρεί σημαντική από άποψη αστροβιολογίας, καθώς βοηθά στην ανακάλυψη πιθανών εξωγήινων «υπογραφών» της ζωής στο σύμπαν, οι οποίες μπορεί να διαφέρουν από αυτές που έχουν εξελιχθεί στη Γη.

Μια πιο πρακτική και άμεση χρήση είναι η αξιοποίηση του συνθετικού DNA για ιατρικές διαγνώσεις και ο Steven Benner έχει ήδη δημιουργήσει μια εταιρεία γι’ αυτό το σκοπό. Ακόμη το συνθετικό DNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία νέων πρωτεϊνών-ενζύμων και νέου RNA.

Είναι, επίσης, πιθανό να αξιοποιηθεί μελλοντικά για την αποθήκευση ψηφιακών αρχείων που θα αντέχουν πολύ στο χρόνο, καθώς το DNA μένει ανέπαφο για αιώνες. Πέρυσι ερευνητές της Microsoft και του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον αποθήκευσαν δεδομένα 200 megabytes (35 τραγούδια, βίντεο, κείμενα και άλλα αρχεία) σε μερικά μόνο μόρια DNA. Ένα συνθετικό DNA ανοίγει ακόμη μεγαλύτερες δυνατότητες σε αυτό το πεδίο – και όσα γράμματα περιέχει, τόσο το καλύτερο. Η ερευνητική ομάδα του Benner ήδη διερευνά τη δυνατότητα δημιουργίας DNA με δέκα ή και 12 «γράμματα».

Πηγή και ΑΠΕ

Advertisements