Jak wielu może wiedzieć z filmu GATTACA, całe DNA składa się z nukleotydów zawierających jedną z czterech zasad: A, C, G i T. Te litery są „planem” życia, które ewoluowało przez miliardy lat, tworząc parę, aby stworzyć Charakterystyczna struktura podwójnej helisy DNA. Ale jak donosi Sarah Kaplan dla „ The Washington Post”, naukowcy dodali dwie nowe litery do krótkiego alfabetu DNA, tworząc bakterie, które mogą syntetyzować aminokwasy normalnie produkowane przez żywe organizmy.
Według Associated Press w 2014 r. Badacze jako The Scripps Research Institute w La Jolla w Kalifornii byli w stanie dodać dwie nowe zasady, zwane X i Y, do DNA szczepu laboratoryjnego bakterii E. coli. Jak informuje Kaplan, bakterie te były niestabilne, tracąc swoje X i Y po kilku dniach.
Na początku tego roku zespół był w stanie stworzyć stabilną formę zmodyfikowanych bakterii - ale zaktualizowana wersja wciąż nie mogła używać syntetycznych zasad, informuje Ewen Callaway z Nature . Jednak w najnowszym eksperymencie E. coli faktycznie były w stanie użyć swojego rozszerzonego alfabetu do stworzenia nienaturalnych aminokwasów, które w połączeniu z innymi wytwarzały świecące zielone białka. Badanie pojawia się w czasopiśmie Nature .
Według AP wciąż są wczesne dni, ale celem tego rodzaju sztucznego programowania DNA jest stworzenie organizmów zdolnych do wytwarzania związków, które mogą mieć szeroki zakres celów, w tym markowych leków lub biopaliw. Być może naukowcy mogliby nawet stworzyć organizmy zdolne do atakowania komórek rakowych lub zasysania wycieków ropy.
Jak donosi Callaway, cztery naturalnie występujące zasady DNA mogą łączyć się w 64 różnych trzyliterowych parach, znanych również jako kodony, przepis na aminokwas. Ponieważ jednak kilka różnych kodonów tworzy ten sam aminokwas, tylko 20 aminokwasów stanowi podstawę dla prawie wszystkich białek w przyrodzie. Dodanie pary zasad XY do systemu może dodać kolejne 100 możliwości aminokwasów do miksu.
„To jest fala z przodu; to jest krawędź nauki ”, mówi Kaplan, biochemik z Uniwersytetu Austin w Austin, Andrew Ellington, nie zaangażowany w badania. „Lepiej uczymy się, jak konstruować żywe systemy”.
Zespół Scripps nie jest jedyną grupą zajmującą się syntetycznym DNA. Callaway donosi, że naukowcy zmodyfikowali zasady DNA od 1989 roku oraz że badacze z Institute of Bioengineering and Nanotechnology w Singapurze stworzyli podobny system w probówkach, a nie w żywych komórkach.
Nie wszyscy są przekonani, że zespół dokonał przełomu. Steve Benner, biochemik z Fundacji Stosowanej Ewolucji Molekularnej, mówi Kaplanowi, że jego zdaniem naturalne DNA E. coli wytwarza aminokwasy, mimo że zawiera obce DNA w mieszance. Ale Floyd Romesberg, kierownik laboratorium badawczego w Scripps, gdzie praca jest wykonywana, odpiera, że świecące zielone białko jest dowodem, że E. coli używa zasad X i Y do produkcji nienaturalnego aminokwasu. Callaway wskazuje, że inni krytycy uważają, że sposób, w jaki zasady X i Y przylegają do siebie - metoda podobna do sposobu, w jaki tłuszcz zlepia się ze sobą - nie jest wystarczająco stabilny, aby tego rodzaju system stał się bardziej złożony.
Nawet jeśli ta konkretna metoda nie doprowadzi do rewolucji w projektowaniu narkotyków, eksperyment stwarza możliwość istnienia alternatywnych form życia opartych na podobnym, ale innym systemie podobnym do DNA. „Sugeruje to, że gdyby życie ewoluowało gdzie indziej, mogłoby to uczynić przy użyciu bardzo różnych cząsteczek lub różnych sił” - mówi Romesberg Antonio Regalado z MIT Technology Review. „Życie, jakie znamy, może nie być jedynym rozwiązaniem i może nie być najlepszym.”
