Il DNA tradizionale è costituito da quattro paia di basi A, C, G e T. Ma il sistema genetico appena creato è confezionato in otto, il doppio di quanto si troverebbe normalmente nelle molecole autoreplicanti. Il nuovo sistema è stato chiamato "hachimoji", e ciò che è più interessante - può sembrare i mattoni della vita extraterrestre, cioè gli alieni. Un nuovo studio pubblicato di recente su Science descrive hachimoji, che in giapponese significa "otto lettere".
Oltre alle quattro coppie di base, questo sistema genetico ha quattro elementi costitutivi, che aumentano significativamente la densità delle informazioni rispetto al DNA convenzionale. Gli scienziati che hanno presentato il lavoro affermano che il nuovo sistema potrebbe essere abbastanza robusto da supportare la vita, ovvero supportare i processi necessari per l'auto-replicazione darwiniana.
DNA alieno di otto lettere
Chiariamo subito che hachimoji non è un organismo autonomo e autosufficiente. Piuttosto, è un modello di una struttura genetica alternativa necessaria per sostenere la vita auto-replicante. Sulla Terra, solo l'RNA e il DNA svolgono questa funzione, ma questo non significa che non possano esistere altre opzioni nello spazio. In effetti, gli astrobiologi sono molto interessati a questo studio, in quanto dimostra un altro possibile meccanismo da cui la vita potrebbe nascere, evolversi e diventare complessa.
Gli autori dello studio non affermano che l'hachimoji esista in tutto l'universo, ma credono che sia possibile prendere e "immaginare processi paralleli", ha detto Andrew Ellington, coautore della nuova ricerca e biologo sintetico presso l'Università del Texas, Austin. "Analizzando attentamente i ruoli di forma, dimensione e struttura nel DNA di hachimoji, in questo lavoro ampliamo la nostra comprensione dei tipi di molecole che potrebbero immagazzinare informazioni sulla vita extraterrestre in mondi alieni".
Nell'RNA e nel DNA normali, la combinazione di quattro coppie di basi consente la memorizzazione e la trasmissione di informazioni genetiche. Questi quattro elementi costitutivi del DNA, o nucleotidi, sono composti da adenina, citosina, guanina e timina, o semplicemente A, C, G e T. Nell'RNA, T è sostituito da uracile (U). Le basi di base codificano gli amminoacidi, i mattoni fondamentali delle proteine.
Ricerche precedenti hanno creato DNA sintetico con quattro lettere alternative in totale e un sistema con due coppie di basi aggiuntive (sei in totale), ma nell'ultimo studio gli scienziati hanno aumentato questo numero a otto.
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Le quattro nuove lettere, P, B, Z e S, sono più o meno simili per struttura e funzionalità al DNA normale, secondo una nuova ricerca; P e B hanno una funzione simile alle purine, mentre Z e S sono simili alla pirimidina. Nei test, il sistema genetico ha dimostrato la capacità di memorizzare e trasmettere informazioni, essenzialmente imitando il comportamento molecolare del normale DNA a quattro lettere. È importante sottolineare che hachimoji soddisfa anche i requisiti di Schrödinger, che definiscono il sistema darwiniano di evoluzione molecolare (lo stesso Schrödinger il cui gatto non è né vivo né morto). Schrödinger ha descritto quattro requisiti per l'evoluzione: archiviazione delle informazioni, trasmissione, integrità strutturale e una forma o struttura fisica distinguibile.
“Il DNA di Hachimoji può fare tutto ciò che fa il DNA per sostenere la vita. Si accoppia in modo prevedibile e le regole ne determinano la stabilità. Il DNA di Hachimoji può essere copiato per creare l'RNA di Hachimoji, può sintetizzare direttamente le proteine. L'RNA di Hachimoji può avere un fenotipo selettivo (struttura fisica) e, in questo esperimento, un bagliore fluorescente verde.
Laurie Haze, direttore ad interim della Planetary Science Division della NASA, ha elogiato lo studio: "La scoperta della vita è un obiettivo sempre più importante delle missioni scientifiche planetarie della NASA e questo nuovo lavoro aiuterà a sviluppare strumenti ed esperimenti efficaci che amplieranno la nostra ricerca".
“Questa ricerca è importante perché il DNA è sempre stato considerato unico. Ad esempio, il DNA è l'unico materiale con cui possiamo progettare sequenze con stabilità prevedibile ", afferma Floyd Romesberg, genetista dello Scripps Institute e autore di uno studio con sei coppie sintetiche. “E come ha dimostrato Steve Benner, le sue nuove quattro lettere soddisfano anche tutti gli aspetti di questa prevedibile stabilità. Sebbene ci siano stati indizi che cose diverse dalle quattro lettere naturali del DNA possano avere questa proprietà, questo lavoro lo dimostra veramente per la prima volta."
Romesberg afferma anche che un'importante applicazione dell'alfabeto a otto lettere è nel controllo delle associazioni molecolari, cioè la capacità di programmare la configurazione dei nucleotidi. L'alfabeto di otto lettere, ha detto, è intrinsecamente più specifico dell'alfabeto di quattro lettere.
"Tuttavia, sarà inutile se la stabilità dell'alfabeto a otto lettere non è prevedibile o programmabile", afferma Romesberg. "Dimostrando questo, Steve ha scoperto nuove applicazioni che probabilmente appariranno presto nel suo laboratorio".
I risultati del lavoro possono portare non solo a conseguenze astrobiologiche, ma anche lasciare un segno nel mondo reale - ad esempio, migliorare le apparecchiature diagnostiche, il monitoraggio ambientale (come il rilevamento di virus pericolosi), portare all'emergere di immagazzinamento di informazioni alternative, proteine con aminoacidi aggiunti e nuovi farmaci innovativi …
Ilya Khel
