Bilim adamları "doğa" nın hayat kurmasının sırrına bir göz atıyor!
Milyarlarca yıl önce, dört molekül zarif bir DNA çift sarmal yapısına sıçradı ve gezegenimizdeki yaşamın kodunu sağladı. Peki bu dört molekül gerçekten hayatın ortaya çıkışının temeli midir yoksa diğer faktörler de genetik kodumuza yol açabilir mi?
20 Şubat'ta Science dergisinde yayınlanan yeni bir çalışma, ikinci ifadeyi desteklemektedir: Bilim adamları, yakın zamanda yeni bir DNA türünü zarif bir çift sarmal yapıya dönüştürdüler ve bunun yaşamı destekleyen özelliklere sahip olduğunu keşfettiler.
Doğal DNA kısa bir hikaye ise, o zaman bu sentetik DNA Tolstoy'un romanıdır.
Araştırmacılar, sentetik DNA yapmak için 4 ek molekül kullandılar, böylece ortaya çıkan ürün 4 harf yerine 8 harfli bir koda sahip oldu. Harflerin artmasıyla, bu DNA'nın bilgi saklama kabiliyeti artar. Bilim adamları bu yeni DNA'ya "hachimoji" adını verdiler - bu, Japonca'da "sekiz harf" anlamına geliyor - daha önceki araştırmalardan, farklı araştırma gruplarının altı harfle benzer DNA oluşturduğu sonucuna varmıştır.
Doğal DNA, yeryüzündeki yaşamın kodunu oluşturmak için birbirleriyle çiftleşen nitrojen grupları adı verilen dört tür molekülden oluşur: A ve T birleştirilir; G ve C birleştirilir. Hachimoji DNA'sı, bu dört doğal bazın yanı sıra başka dört sentetik nükleotid bazını içerir: P, B, Z ve S.
Araştırma ekibi, bu tür yüzlerce Hachimoji çift sarmal yapısı oluşturmak için farklı doğal ve sentetik nükleotid baz çifti kombinasyonlarını kullanan Amerika Birleşik Devletleri'nde birkaç farklı ekibi içeriyordu. Daha sonra, farklı çift sarmal yapıların yaşamı sürdürmek için gerekli özelliklere sahip olup olmadığını görmek için bir dizi deney yaptılar.
Doğal DNA, diğer genetik moleküllerin sahip olmadığı ayırt edici bir özelliğe sahiptir: kararlı ve öngörülebilirdir. Bu, araştırmacıların, ne zaman bozulacağı da dahil olmak üzere belirli bir sıcaklık ve ortamdaki davranışını doğru bir şekilde hesaplayabileceği anlamına gelir.
Ancak araştırmacılar bu deney için Hachimoji DNA'sını da kullanabilir ve farklı sıcaklıklarda DNA'nın stabilitesini tahmin etmek için bir dizi kural oluşturabilirler.
Yaşam gereksinimleri
Araştırma ekibi olmayan ve California'daki Scripps Research'te kimya profesörü olan Floyd Romesberg, çalışma, dört sentetik baz eklemenin hala "öngörülebilir ve programlanabilir kodlar ... bu eşi görülmemiş" olduğunu buldu. Daha önceki altı harfli kodlarla ilgili daha önce yayınlanmış araştırmanın bir üyesi. Romesberg WordsSideKick.com'a verdiği demeçte, bu "dönüm noktası belgesinin" G, C, A ve T'nin "benzersiz olmadığını" gösterdiğini söyledi.
Florida Uygulamalı Moleküler Evrim Vakfı'nda seçkin bir araştırmacı olan kıdemli yazar Steven Benner bu görüşe katılıyor. Benner WordsSideKick.com'a verdiği demeçte, Live Science'a, evrenin diğer bölgelerindeki yaşamın da DNA tarafından kodlanması durumunda, "Dünya'da sahip olduğumuzla tam olarak aynı olmayacağını. Bu tür deneyler laboratuvarda gerçekleştiriliyor (mümkün)." Diğer yapılar çok kullanışlıdır.
Benner, sadece bilgiyi depolayan DNA'yı yaratmanın yeterli olmadığını belirtti. Ayrıca RNA'nın organizmadaki tüm işi tamamlaması için proteini yönlendirebilmesi için bu bilgiyi kardeş molekülü RNA'ya iletme yeteneğine de sahip olmalıdır.
Bunu akılda tutarak, araştırmacılar, Hachimoji DNA'sını Hachimoji RNA'sına başarıyla kopyalayan bir reaksiyonu teşvik edebilen bir sentetaz proteini geliştirdiler. Ek olarak, RNA moleküllerinin daha fazla bilgi aktarımı için gerekli olan bir L şeklinde katlanabileceğini buldular.
Ek olarak, DNA ipliği ünlü çift sarmal yapı ile aynı üç boyutlu yapıya bükülebilmelidir.
Hachimoji DNA ekibi, her biri farklı sekiz baz çifti dizisine sahip üç kristal yapı oluşturdu, ancak aslında her birinin tipik bir çift sarmal yapı oluşturduğunu buldu.
Benner, Hachimoji'nin DNA'sının yaşamı desteklemesi için beşinci bir gereksinim olduğunu söyledi. Başka bir deyişle, kendi kendini idame ettirmesi veya bağımsız olarak hayatta kalabilmesi gerekir. Ancak araştırmacılar, bu molekülün bir gün dünya canlılarının genomuna girebilecek biyolojik bir tehlike haline gelmesini önlemek için bu adımı incelemediler.
Alfabeyi genişletmeye devam edin
Evrendeki yaşamın ikamelerine ek olarak, bu 8 harfli DNA ipliğinin gezegenimizde uygulamaları da var. Benner, sekiz harfli bir genetik alfabenin daha fazla bilgi depolayacağını ve daha spesifik olarak belirli hedeflerle birleştirileceğini söyledi. Örneğin Hachimoji DNA, karaciğer kanseri hücrelerine veya şarbon toksinine bağlanmak veya kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için kullanılabilir.
Singapur'daki Biyomühendislik ve Nanoteknoloji Enstitüsü'nden sentetik moleküler biyolog Ichiro Hirao, bir e-postada "Harf sayısını 6'dan 8'e çıkararak, DNA dizilerinin çeşitliliği büyük ölçüde arttı" dedi. Postada söyledi. Kendisi bir Singapur yıldızı ve araştırma ekibinin bir üyesi değil. (Hirao'nun ekibi de katılıyor, ancak önceki araştırmada altı harfli bir DNA dizisinin oluşturulmasında yer alıyor)
Tabii ki, 8 harfli DNA çift sarmal yapısı için "bu sadece ilk gösterim" ve pratik uygulamalar için, kopyalamanın ve RNA'ya yazmanın doğruluğunu ve verimliliğini artırmamız gerekiyor, dedi Hirao bir e-postada. Sonunda daha fazla mektup ortaya çıkarabileceklerini düşünüyor.
