Синтетическая ДНК поможет в поиске инопланетной жизни

Исследователи из нескольких университетов и научных центров США создали синтетическую ДНК, способную хранить и передавать информацию. Только "ингредиентов" в ней вдвое больше, чем в природном "шаблоне".

Эта беспрецедентная разработка поможет узнать, может ли на других планетах существовать жизнь на основе "чужой" ДНК, поясняют специалисты.

Напомним, что ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) представляет собой макромолекулу, которая хранит и передаёт генетическую информацию от родителей потомству. ДНК содержат все живые организмы на Земле.

Информация "записана" в виде генетического кода, состоящего из последовательности нуклеотидов, которых насчитывается четыре: аденин, цитозин, гуанин и тимин.

Но может ли ДНК организмов из других миров отличаться от земной? Это фундаментальный вопрос для астробиологов.

    "Обнаружение жизни [на других планетах] становится всё более важной целью миссий НАСА, и эта новая разработка поможет нам в создании эффективных инструментов и экспериментов, которые расширят сферу нашего поиска", – рассказывает Лори Глэйз (Lori Glaze), исполняющая обязанности директора Отделения планетарных наук НАСА (ведомство финансировало эту работу).

По словам специалистов, представить себе виды инопланетных молекулярных структур можно, если попытаться создать нечто "чужеродное" на Земле. Речь идёт, конечно, не о новой форме жизни, а о потенциально возможных вариантах её биологических и генетических основ.

В ходе работы команда, которую возглавил Стивен Беннер (Steven Benner) из Фонда прикладной молекулярной эволюции в Алачуа, штат Флорида, успешно создала новую молекулярную систему по образу и подобию земной ДНК. По своей структуре и функциям она повторяет "прототип": это молекула в виде двойной спирали, способная хранить и передавать информацию.

Разница лишь одна: "букв" в генетическом коде вдвое больше. Помимо уже упоминавшихся аденина, цитозина, гуанина и тимина, учёные добавили ещё четыре "ингредиента", которые имитируют структуры информационных "коллег" в обычной ДНК.

Новые компоненты, обозначенные буквами P, B, Z и S, основаны на том же типе азотистых молекул, что и существующие, и подразделяются на пурины и пиримидины. Они точно так же, как и "классические" нуклеотиды, образуют посредством водородных связей пары оснований (S с B, P с Z).

Синтетическая ДНК получила название hachimoji (хатимодзи), что с японского дословно переводится как "восемь букв".

Исследователи разработали модели, предсказывающие стабильность новой молекулярной системы, а затем сконструировали сотни шаблонов хатимодзи-ДНК, состоящих из различных конфигураций природных и синтетических оснований. "Чужая" ДНК выдержала проверку на прочность в различных условиях.

По словам экспертов, нет никаких оснований сомневаться в том, что созданная система могла бы работать точно так же, как земной "шаблон", то есть не только хранить и передавать информацию, но и развиваться, а также мутировать.

    "Тщательно анализируя роль формы, размеров и структуры хатимодзи-ДНК, мы расширяем наше понимание типов молекул, которые могут хранить информацию внеземной жизни", – отметил Стивен Беннер. (К слову, именно под его руководством ранее была создана синтетическая ДНК, имитирующая обычную "четырёхбуквенную").

Авторы исследования уверены, что оно станет отправной точкой в изучении того, какой может быть жизнь в различных условиях, даже, казалось бы, самых экстремальных.

Конечно, маловероятно, что потенциально существующие внеземные формы жизни используют именно такую систему, как хатимодзи. Но, во всяком случае, учёные на практике доказали, что существование иных "кирпичиков жизни", помимо присутствующих на Земле, возможно.

Подробнее о своей работе они рассказали в статье, опубликованной в журнале Science.

Добавим, что в создании синтетической ДНК также заинтересованы исследователи, которые изучают способы хранения и передачи информации посредством так называемых ДНК-накопителей. Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, что информация на таких "жёстких дисках" может храниться тысячелетиями. Причём их вместимость невероятная: к примеру, в горстке семян растений можно хранить целую библиотеку. Более того, недавно учёные записали на ДНК-носитель видеоролик, снятый в 1878 году.