Zoals velen misschien weten uit de film GATTACA, bestaat alle DNA uit nucleotiden die een van de vier basen bevatten: A, C, G en T. Deze letters zijn de "blauwdruk" voor het leven die zich gedurende miljarden jaren heeft ontwikkeld, samengevoegd om te creëren De kenmerkende dubbele helixstructuur van DNA. Maar zoals Sarah Kaplan rapporteert voor The Washington Post, hebben onderzoekers twee nieuwe letters aan het korte alfabet van DNA toegevoegd, waardoor bacteriën ontstaan die aminozuren kunnen synthetiseren die normaal niet door levende organismen worden geproduceerd.
Volgens de Associated Press konden onderzoekers als The Scripps Research Institute in La Jolla, Californië, twee nieuwe basen, X en Y genaamd, toevoegen aan het DNA van een laboratoriumstam van E. coli-bacteriën. Zoals Kaplan meldt, waren die bacteriën onstabiel en verloren hun Xs en Ys na een paar dagen.
Eerder dit jaar was het team eindelijk in staat om een stabiele vorm van die gemodificeerde bacteriën te creëren, maar de bijgewerkte versie kon de synthetische basen nog steeds niet gebruiken, meldt Ewen Callaway van Nature . In het laatste experiment konden de E. coli echter hun uitgebreide alfabet gebruiken om onnatuurlijke aminozuren te maken, die in combinatie met anderen gloeiende groene eiwitten produceerden. Het onderzoek verschijnt in het tijdschrift Nature .
Volgens de AP zijn het nog vroege dagen, maar het doel van dit type kunstmatige DNA-programmering is om organismen te creëren die verbindingen kunnen produceren die een breed scala aan doelen kunnen hebben, waaronder designer medicijnen of biobrandstoffen. Misschien kunnen onderzoekers zelfs organismen maken die kankercellen aanvallen of olievlekken opzuigen.
Zoals Callaway meldt, kunnen de vier natuurlijk voorkomende DNA-basen combineren in 64 verschillende drieletterparen, ook wel codons genoemd, het recept voor een aminozuur. Maar omdat verschillende codons hetzelfde aminozuur maken, vormen slechts 20 aminozuren de basis voor bijna alle eiwitten in de natuur. Het toevoegen van het XY-basenpaar aan het systeem kan nog eens 100 aminozuren aan de mix toevoegen.
"Het is wave front dingen; dit is de rand van de wetenschap, ”vertelt Universiteit van Texas van de biochemicus Andrew Ellington in Austin, niet betrokken bij het onderzoek, tegen Kaplan. "We leren beter hoe we levende systemen kunnen ontwerpen."
Het Scripps-team is niet de enige groep die werkt aan synthetisch DNA. Callaway meldt dat wetenschappers sinds 1989 de DNA-basis hebben aangepast en dat onderzoekers van het Institute of Bioengineering and Nanotechnology in Singapore een soortgelijk systeem hebben gemaakt in reageerbuizen, niet in levende cellen.
Niet iedereen is ervan overtuigd dat het team een doorbraak heeft gerealiseerd. Steve Benner, biochemicus bij de Foundation for Applied Molecular Evolution, vertelt Kaplan dat hij denkt dat het natuurlijke E. coli-DNA de aminozuren produceert, ondanks het feit dat het buitenaardse DNA in de mix zit. Maar Floyd Romesberg, hoofd van het onderzoekslaboratorium in Scripps waar het werk wordt gedaan, zegt dat het gloeiende groene eiwit het bewijs is dat de E. coli de X- en Y-basen gebruikt om een onnatuurlijk aminozuur te produceren. Callaway wijst erop dat andere critici denken dat de manier waarop de X- en Y-basen aan elkaar plakken - een methode vergelijkbaar met de manier waarop vet samenklontert - niet stabiel genoeg is om dit type systeem complexer te laten worden.
Zelfs als deze specifieke methode niet leidt tot de medicijnrevolutie van de ontwerper, roept het experiment de mogelijkheid op dat er alternatieve levensvormen kunnen zijn op basis van een soortgelijk maar verschillend DNA-achtig systeem. "Het suggereert dat als het leven elders zou evolueren, het misschien met heel verschillende moleculen of verschillende krachten was gebeurd, " vertelt Romesberg Antonio Regalado van MIT Technology Review. "Het leven zoals we dat kennen is misschien niet de enige oplossing, en misschien ook niet de beste."
