Ученые создали ДНК-подобную информационную молекулу для помощи в поиске инопланетной жизни

Исследования, финансируемые НАСА, создают ДНК-подобную молекулу для помощи в поиске инопланетной жизни

На этом рисунке показана структура новой синтетической молекулы ДНК, получившей название hachimoji DNA, в которой используются четыре информационных компонента обычной ДНК (зеленый, красный, синий, желтый) в дополнение к четырем новым (голубой, розовый, фиолетовый, оранжевый).

Ученые синтезировали молекулярную систему, которая, подобно ДНК, может хранить и передавать информацию. Этот беспрецедентный эксперимент предполагает, что может существовать альтернатива жизни на основе ДНК, какой мы ее знаем на Земле, - генетическая система для жизни, которая может быть возможна в других мирах.

Эта новая молекулярная система, которая не является новой формой жизни, предполагает, что ученым, ищущим жизнь за пределами Земли, возможно, придется переосмыслить то, что они ищут. Исследование опубликовано в четверг в журнале Science.

ДНК представляет собой сложную молекулу, которая хранит и передает генетическую информацию, передается от родителей к потомству во всех живых организмах на Земле, и ее компоненты включают в себя четыре ключевых компонента, называемых нуклеотидами - все стандартные для жизни, как мы ее знаем. Но как насчет жизни в других мирах?

«Обнаружение жизни становится все более важной целью миссий НАСА по планетарным наукам, и эта новая работа поможет нам разработать эффективные инструменты и эксперименты, которые расширят сферу нашего поиска», - сказала Лори Глэйз, исполняющая обязанности директора Отделения планетарных наук НАСА.

Один из способов представить виды чужеродных структур, обнаруженных в других мирах, - попытаться создать что-то чужое на Земле. Команда исследователей во главе со Стивеном Беннером из Фонда прикладной молекулярной эволюции в Алачуа, штат Флорида, успешно создала новую информационную молекулярную систему, похожую на ДНК, за исключением одной ключевой области: новая молекула имеет восемь информационных компонентов вместо четырех.

Синтетическая ДНК включает в себя четыре нуклеотида, присутствующих в земной жизни - аденин, цитозин, гуанин и тимин, - а также четыре других, которые имитируют структуры информационных ингредиентов в обычной ДНК. В результате получается структура с двойной спиралью, которая может хранить и передавать информацию.

Команда Беннера, которая сотрудничала с лабораториями Техасского университета в Остине, Медицинской школы Университета Индианы в Индианаполисе и DNA Software в Энн-Арборе, штат Мичиган, окрестила их ДНК «hachimoji» (от японского «hachi», что означает «восемь», и "моджи", что означает "буква"). ДНК Hachimoji отвечает всем структурным требованиям, которые позволяют нашей ДНК хранить, передавать и развивать информацию в живых системах.

«Тщательно анализируя роль формы, размера и структуры в ДНК хачимоджи, эта работа расширяет наше понимание типов молекул, которые могут хранить информацию во внеземной жизни в инопланетных мирах», - сказал Беннер.

Ученым предстоит еще многое сделать в вопросе о том, какие другие генетические системы могут служить основой для жизни и где можно найти такие экзотические организмы. Тем не менее, это исследование открывает двери для дальнейших исследований того, как жизнь может структурироваться в условиях, которые мы считаем неблагоприятными, но которые могут изобиловать формами жизни, которые мы еще не вообразили.

«Включение более широкого понимания того, что возможно, в наши концепции дизайна приборов и задач, приведет к более инклюзивному и, следовательно, более эффективному поиску жизни за пределами Земли», - сказала Мэри Войтек, старший ученый по астробиологии в штаб-квартире НАСА.

Одной из целей НАСА является поиск жизни на других планетах, таких как Марс, где когда-то была текущая вода и густая атмосфера, или спутники внешней солнечной системы, такие как Европа и Энцелад, где обширные водные океаны текут под толстыми слоями льда. Что если жизнь в этих мирах не использует нашу ДНК? Как мы могли это узнать? Эта новая ДНК может стать ключом к ответу на эти и многие другие вопросы.

Эта работа также интересует тех, кто интересуется информацией как частью жизни.

«Открытие того, что ДНК с восемью нуклеотидными буквами подходит для хранения и передачи информации, является прорывом в наших знаниях о спектре возможностей, необходимых для жизни», - сказал Эндрю Серазин, президент Благотворительного фонда Templeton World в Нассау, Багамские Острова, который также поддержал эту работу. «Это делает основной вклад в квест, поддерживаемый Всемирным благотворительным фондом Темплтона, для понимания фундаментальной роли, которую играет информация в физике и биологии».

 

Источник: nasa.gov