Forskning skaber DNA-lignende molekyle for at hjælpe med at søge efter fremmed liv

I et forskningsgennembrud finansieret af NASA, forskere har syntetiseret et molekylært system, der ligesom DNA, kan gemme og overføre information. Denne hidtil usete bedrift antyder, at der kunne være et alternativ til DNA-baseret liv, som vi kender det på Jorden – et genetisk system for liv, der kan være muligt på andre verdener.

Dette nye molekylære system, som ikke er en ny livsform, foreslår, at videnskabsmænd, der leder efter liv hinsides Jorden, måske skal genoverveje, hvad de leder efter. Undersøgelsen fremgår af torsdagens udgave af Videnskab Magasin.

DNA er et komplekst molekyle, der lagrer og overfører genetisk information, overføres fra forælder til afkom i alle levende organismer på jorden, og dets komponenter omfatter fire nøgleingredienser kaldet nukleotider – alle standard for livet, som vi kender det. Men, hvad med livet i andre verdener?

"Livsdetektion er et stadig vigtigere mål for NASAs planetariske videnskabsmissioner, og dette nye arbejde vil hjælpe os med at udvikle effektive instrumenter og eksperimenter, der vil udvide omfanget af det, vi leder efter, " sagde Lori Glaze, fungerende direktør for NASA's Planetary Science Division.

En måde at forestille sig den slags fremmede strukturer, der findes på andre verdener, er at forsøge at skabe noget fremmed på Jorden. Et team af forskere, ledet af Steven Benner ved Foundation for Applied Molecular Evolution i Alachua, Florida, med succes opnået fremstillingen af ​​et nyt informationsmolekylært system, der ligner DNA, undtagen på ét nøgleområde:Det nye molekyle har otte informative ingredienser i stedet for fire.

Det syntetiske DNA inkluderer de fire nukleotider, der er til stede i jordens liv - adenin, cytosin, guanin, og thymin – men også fire andre, der efterligner strukturerne af informationsingredienserne i almindeligt DNA. Resultatet er en dobbelthelix-struktur, der kan lagre og overføre information.

Benners hold, som samarbejdede med laboratorier ved University of Texas i Austin, Indiana University Medical School i Indianapolis, og DNA-software i Ann Arbor, Michigan, døbt deres skabelse "hachimoji" DNA (fra det japanske "hachi, "betyder" otte, " og "moji, " betyder "bogstav"). Hachimoji DNA opfylder alle de strukturelle krav, der tillader vores DNA at opbevare, overføre og udvikle information i levende systemer.

"Ved omhyggeligt at analysere formens roller, størrelse og struktur i hachimoji DNA, dette arbejde udvider vores forståelse af de typer molekyler, der kan lagre information i udenjordisk liv på fremmede verdener, sagde Benner.

Forskere har meget mere at gøre med spørgsmålet om, hvilke andre genetiske systemer der kunne tjene som grundlag for liv, og hvor sådanne eksotiske organismer kunne findes. Imidlertid, denne undersøgelse åbner døren til yderligere forskning i, hvordan livet kan strukturere sig selv i miljøer, som vi anser for ugæstfrie, men som måske vrimler med livsformer, vi endnu ikke har forestillet os.

"At inkorporere en bredere forståelse af, hvad der er muligt i vores instrumentdesign og missionskoncepter, vil resultere i en mere inkluderende og derfor, mere effektiv søgen efter liv hinsides Jorden, " sagde Mary Voytek, seniorforsker for astrobiologi ved NASAs hovedkvarter.

Et af NASAs mål er at søge efter liv på andre planeter som Mars, hvor der engang var strømmende vand og en tyk atmosfære, eller måner i det ydre solsystem som Europa og Enceladus, hvor store vandhave vælter under tykke islag. Hvad hvis livet på disse verdener ikke bruger vores DNA? Hvordan kunne vi genkende det? Dette nye DNA kan være nøglen til at besvare disse spørgsmål og mange flere.

Dette arbejde interesserer også dem, der er interesseret i information som en del af livet.

"Opdagelsen af, at DNA med otte nukleotidbogstaver er egnet til at lagre og overføre information er et gennembrud i vores viden om rækken af ​​muligheder, der er nødvendige for livet, " sagde Andrew Serazin, præsident for Templeton World Charity Foundation i Nassau, Bahamas, som også understøttede dette arbejde. "Dette giver et stort bidrag til søgen støttet af Templeton World Charity Foundation for at forstå den grundlæggende rolle, som information spiller i både fysik og biologi."