DNA tradisional terdiri dari empat pasang dasar A, C, G, dan T. Tetapi sistem genetik yang baru dibuat dikemas dalam lapan - dua kali lebih banyak daripada yang biasa dijumpai dalam molekul replikasi diri. Sistem baru itu disebut "hachimoji", dan apa yang paling menarik - ia mungkin seperti blok bangunan kehidupan luar angkasa, yakni makhluk asing. Satu kajian baru yang diterbitkan dalam Science menggambarkan hachimoji, yang bermaksud "lapan huruf" dalam bahasa Jepun.
Sebagai tambahan kepada empat pasangan asas, sistem genetik ini mempunyai empat blok bangunan, yang secara signifikan meningkatkan kepadatan maklumat berbanding dengan DNA konvensional. Para saintis yang mengemukakan karya mengatakan sistem baru mungkin cukup kuat untuk menyokong kehidupan - iaitu, menyokong proses yang diperlukan untuk replikasi diri Darwin.
DNA alien dengan lapan huruf
Mari kita jelaskan dengan segera bahawa hachimoji bukan organisma mandiri. Sebaliknya, ia adalah model struktur genetik alternatif yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan yang mereplikasi diri. Di Bumi, hanya RNA dan DNA yang melakukan fungsi ini, tetapi ini tidak bermaksud bahawa pilihan lain di ruang angkasa tidak dapat wujud. Sebenarnya, ahli astrobiologi sangat berminat dalam kajian ini, kerana ia menunjukkan mekanisme lain yang mungkin dari mana kehidupan dapat timbul, berkembang dan menjadi kompleks.
Penulis kajian ini tidak mendakwa bahawa hachimoji wujud di seluruh alam semesta, tetapi mereka percaya bahawa adalah mungkin untuk mengambil dan "membayangkan proses yang selari," kata Andrew Ellington, pengarang bersama pakar biologi penyelidikan dan sintetik baru di University of Texas, Austin. "Dengan menganalisis peranan bentuk, ukuran, dan struktur dalam DNA hachimoji dengan teliti, dalam karya ini kami memperluas pemahaman kami tentang jenis molekul yang dapat menyimpan maklumat mengenai kehidupan luar bumi di dunia asing."
Dalam RNA dan DNA normal, gabungan empat pasangan asas memungkinkan penyimpanan dan penghantaran maklumat genetik. Keempat blok bangunan DNA ini, atau nukleotida, terdiri dari adenin, sitosin, guanin dan timin, atau hanya A, C, G, dan T. Dalam RNA, T digantikan oleh uracil (U). Asas asas mengkod asid amino, asas asas protein.
Penyelidikan sebelumnya telah membuat DNA sintetik dengan empat huruf alternatif secara total dan sistem dengan dua pasangan asas tambahan (enam keseluruhan), tetapi dalam kajian terbaru, para saintis telah meningkatkan jumlah ini menjadi lapan.
Video promosi:
Empat huruf baru, P, B, Z dan S, hampir serupa dalam struktur dan fungsi dengan DNA biasa, menurut penyelidikan baru; P dan B berfungsi seperti purin, sementara Z dan S serupa dengan piramidin. Dalam ujian, sistem genetik telah menunjukkan kemampuan untuk menyimpan dan menghantar maklumat, yang pada dasarnya meniru tingkah laku molekul DNA empat huruf biasa. Yang penting, hachimoji juga memenuhi syarat Schröderer, yang menentukan sistem evolusi molekul Darwin (Schrödinger yang sama yang kucingnya tidak hidup atau mati). Schrödinger menerangkan empat syarat evolusi: penyimpanan maklumat, penghantaran, integriti struktur, dan bentuk atau struktur fizikal yang dapat dilihat.
"DNA Hachimoji dapat melakukan segala yang dilakukan DNA untuk mengekalkan kehidupan. Ia berpasangan dengan jangkaan, dan peraturan menentukan kestabilannya. DNA Hachimoji dapat disalin untuk membuat Hachimoji RNA, dapat mensintesis protein secara langsung. Hachimoji RNA mungkin mempunyai fenotip selektif (struktur fizikal), dan dalam eksperimen ini, pendarfluor pendarfluor hijau."
Laurie Haze, pemangku pengarah Bahagian Sains Planet NASA, memuji kajian itu: "Penemuan kehidupan adalah matlamat yang semakin penting dalam misi sains planet NASA, dan karya baru ini akan membantu mengembangkan alat dan eksperimen yang berkesan yang akan memperluas pencarian kami."
"Penyelidikan ini penting kerana DNA selalu dianggap unik. Sebagai contoh, DNA adalah satu-satunya bahan yang dengannya kita dapat merancang urutan dengan kestabilan yang dapat diramalkan,”kata Floyd Romesberg, ahli genetik di Scripps Institute dan pengarang kajian dengan enam pasangan sintetik. "Dan seperti yang ditunjukkan oleh Steve Benner, empat huruf barunya juga memenuhi semua aspek kestabilan yang dapat diramalkan ini. Walaupun ada petunjuk bahawa benda selain dari empat huruf semula jadi DNA mungkin memiliki sifat ini, karya ini benar-benar menunjukkan ini untuk pertama kalinya."
Romesberg juga mengatakan bahawa aplikasi penting dari abjad lapan huruf adalah dalam kawalan persatuan molekul, iaitu kemampuan untuk memprogram konfigurasi nukleotida. Huruf lapan huruf, katanya, secara semula jadi lebih spesifik daripada abjad empat huruf.
"Namun, tidak ada gunanya jika kestabilan abjad 8 huruf tidak dapat diramalkan atau dapat diprogramkan," kata Romesberg. "Dengan menunjukkan ini, Steve menemukan aplikasi baru yang kemungkinan akan muncul di makmalnya dalam waktu dekat."
Hasil karya tidak hanya membawa kepada akibat astrobiologi, tetapi juga meninggalkan kesan di dunia nyata - misalnya, memperbaiki peralatan diagnostik, pemantauan persekitaran (seperti pengesanan virus berbahaya), menyebabkan munculnya penyimpanan maklumat alternatif, protein dengan asid amino tambahan dan ubat inovatif baru …
Ilya Khel
