Experiment visar att helt andra “DNA” kan finnas. Detta syntetiska DNA verkar bete sig som en naturlig variation, och pekar på att kemikalier bortom våra naturliga fyra basfamiljer av nukleotider skulle kunna tillåta liv på jorden.
Forskare i USA har byggt ett “främmande” DNA-system i form av åtta byggstensbokstäver (nukleotider), vilket expanderar den genetiska koden från våra fyra vanliga till det dubbla. Upptäckten publicerades i Science nu i veckan, och det nya DNA-systemet sägs möta alla krav för darwinistisk evolution och kan även transkriberas till RNA. Det kommer bli viktigt för framtida syntetisk-biologiska applikationer att expandera kunskapen om molekylära strukturer som skulle kunna vara kapabla till att tillåta liv, både här på jorden och någon annanstans i universum.
En av huvudkraven för liv är att det ska kunna förvara och föra över genetisk information. Hos moderna organismer görs detta med DNA genom att använda precis våra fyra byggstenar: guanin, cytosin, adenin och tymin (G, C, A, och T). Par av DNA-strängar bildar en spiral (helix) med A som binder till T, och C som binder till G.
Fyra nya byggstenar
Ett forskningslag lett av Steven Benner vid Firebird Biomolecular Sciences LLC och Foundation for Applied Molecular Evolution, båda i Aluchua, Florida, har nu använt organisk kemi för att designa och skapa fyra nya sorters nukleotider som passar både storlek och form för G:C- och A:T-paren och som även kan binda med dem. De nya nukleotiderna har benämningarna P, B, Z och S, och bildar paren P:Z och B:S.
Hachimoji
Forskarna döpte sitt åttabokstävers syntetiskt framställda genetiska system till “hachimoji”-DNA, där “hachi” betyder åtta på japanska, och “moji” betyder bokstav.
Liksom hos naturligt förekommande DNA
parar hachimoji-DNA ihop sig på ett förutsägbart sätt och kopierar sig till att forma hachimoji-RNA. RNA är viktigt för liv, eftersom det är via denna modul som DNA förmedlar informationen innan den sänds till protein. Att det syntetiska DNA kan förmedla information, inte bara lagra den, gör det till något mer intressant utöver det vanliga, då konsten att konvertera DNA till RNA är en viktig process för att förvandla genetisk information till protein.
Men även om hachimoji kan lagra och föra över information, vilket skulle kunna tyda på ett alternativt DNA-baserad liv till det som vi känner till på jorden, är det för tidigt för att säga att ett äkta 8-nukleotid genetiskt system har framställts (jämför med tidigare påståenden som t.ex. arseniktåliga bakterier).
Hur spännande är upptäckten av ett fungerande syntetiskt DNA? Vi frågade Alexis Brandeker, astronom och astrobiolog vid Stockholms universitet.
–Det hade varit en ännu häftigare upptäckt om det nya syntetiska DNA:t kunde självreproducera och bilda proteiner, säger han. Ett äkta system måste vara kapabelt till celldelning.
Hachimoji-DNA behöver en ständigt tillgång av labbkonstruerade byggstenar och protein. Eftersom inga av dessa existerar utanför labbet kan hachimoji-DNA inte gå någonstans ifall att det skulle rymma. Än så länge kan inte de syntetiska DNA självreplikera eller bildas av de enzymer som är ansvariga för att skapa DNA inuti organismer under celldelning. Dock så tyder denna upptäckt på att liv potentiellt skulle kunna ge underlag av DNA-baser av olika strukturer än de fyra basbokstäver som vi känner till, vilket kan vara relevant för letandet efter signaturer av liv i universum, och att vi kanske bör tänka om beträffande vad vi ska leta efter.
En av NASA:s mål är att leta efter liv på andra planeter som Mars, där det en gång kan ha funnits flytande vatten och en tjock atmosfär. Men de letar också efter liv på månar i det yttre solsystemet som på Europa och Enceladus, där stora oceaner av vatten rör sig under tjocka lager av is. En frågeställning som dyker upp är om liv på sådana världar inte använder vår sorts DNA: hur skulle vi kunna känna igen det? Kan detta syntetiska hachimoji-DNA hjälpa till att svara på dessa sorters frågor?
