Genetski zapis svih poznatih organizama zasniva se na četiri osnovna „slova“ DNK – A, T, C i G. Njihov redosled čuva uputstva potrebna za izgradnju i funkcionisanje ćelije. Naučnici su sada pokazali da ključni ćelijski enzim može precizno da čita genetski sistem proširen na osam slova.
Četiri dodatna slova nisu pronađena u nekom neobičnom organizmu, već su napravljena u laboratoriji. Zajedno sa prirodnim bazama formiraju takozvanu proširenu genetsku azbuku. Najveće pitanje bilo je da li će molekularne mašine koje su evoluirale uz prirodnu DNK moći pravilno da obrade takav zapis.
Istraživanje je 5. septembra predstavljeno u naučnom pregledu ScienceDaily. Tim je analizirao rad RNK polimeraze, enzima koji prelazi duž DNK i prepisuje njen sadržaj u RNK. Pokazalo se da može da prepozna i tačno obradi parove sintetičkih baza, iako ih prirodni život ne koristi.
Prirodna slova DNK povezuju se prema određenim pravilima: A sa T, a C sa G. Ta dopunjavanja omogućavaju da se genetski zapis kopira. Prošireni sistem uvodi dodatne parove sa hemijskim oblicima koji su projektovani tako da se međusobno prepoznaju bez mešanja sa prirodnim bazama.
Osam slova može čuvati mnogo više kombinacija od četiri. To ne znači samo duže poruke, već potencijalno bogatiju vrstu molekularnih informacija. Sintetička DNK mogla bi jednog dana da proizvodi nove vrste RNK, proteina ili drugih molekula sa osobinama koje priroda nije razvila.
Detaljno snimanje pokazalo je kako RNK polimeraza prihvata neprirodne baze. Enzim nije „razumeo“ njihovo značenje, već je reagovao na oblik, raspored hemijskih veza i način na koji se uklapaju u strukturu DNK.
To je važno za pitanje zbog čega život koristi baš četiri genetska slova. Da li su ona jedina hemijski moguća osnova nasleđivanja ili samo rešenje koje se učvrstilo rano u evoluciji? Uspeh proširene azbuke pokazuje da prirodni sistem verovatno nije jedina moguća varijanta.
Otkriće ima značaj i za potragu za životom van Zemlje. Ako drugačiji hemijski parovi mogu skladištiti i prenositi informacije, vanzemaljski život ne mora koristiti potpuno istu DNK kao organizmi na našoj planeti. Naučnici bi zato možda morali da traže širi skup mogućih bioloških potpisa.
U medicini i biotehnologiji proširena genetska azbuka može omogućiti stvaranje molekula koji se čvršće i preciznije vezuju za određene mete. Takvi molekuli mogli bi se koristiti u dijagnostici, istraživanju ili razvoju novih terapija.
Ipak, osmoslovni sistem još nije novi oblik samostalnog života. Sintetičke baze moraju biti napravljene i unete u kontrolisano laboratorijsko okruženje, a prirodne ćelije nemaju kompletan mehanizam da ih neograničeno proizvode i održavaju.
To predstavlja i važnu bezbednosnu prepreku. Organizam koji zavisi od veštačkog sastojka teško bi opstao izvan laboratorije ako tog sastojka nema u prirodi. Takva zavisnost može poslužiti kao biološka zaštita kod budućih sintetičkih sistema.
Naučnike sada zanima koliko dugo se prošireni zapis može pouzdano kopirati, da li može kontrolisati složenije ćelijske funkcije i koliko grešaka nastaje tokom brojnih generacija.
Četiri slova bila su dovoljna da nastanu bakterije, hrastovi, kitovi i ljudi. Eksperiment sa osam ne umanjuje čudesnu raznovrsnost prirodnog života, već pokazuje da hemijski prostor mogućnosti može biti još širi nego što smo zamišljali.
S.B.
