Wie viele aus dem Film GATTACA wissen, besteht die gesamte DNA aus Nukleotiden, die eine der vier Basen enthalten: A, C, G und T. Diese Buchstaben sind die „Blaupause“ für das Leben, das sich über Milliarden von Jahren entwickelt hat und sich zu einem Paar zusammengeschlossen hat Die charakteristische Doppelhelix-Struktur der DNA. Aber wie Sarah Kaplan für die Washington Post berichtet, haben Forscher dem kurzen Alphabet der DNA zwei neue Buchstaben hinzugefügt, die Bakterien hervorbringen, die Aminosäuren synthetisieren können, die normalerweise nicht von lebenden Organismen produziert werden.
Laut Associated Press konnten Forscher des Scripps Research Institute in La Jolla, Kalifornien, im Jahr 2014 zwei neue Basen, X und Y, zur DNA eines Laborstamms von E. coli-Bakterien hinzufügen. Wie Kaplan berichtet, waren diese Bakterien instabil und verloren ihre X- und Y-Werte nach einigen Tagen.
Anfang dieses Jahres konnte das Team endlich eine stabile Form dieser modifizierten Bakterien herstellen - aber die aktualisierte Version konnte die synthetischen Basen immer noch nicht verwenden, berichtet Ewen Callaway von Nature . Im letzten Experiment konnten die E. coli jedoch ihr erweitertes Alphabet verwenden, um unnatürliche Aminosäuren zu erzeugen, die mit anderen kombiniert wurden, um leuchtend grüne Proteine zu produzieren. Die Forschung erscheint in der Zeitschrift Nature .
Dem AP zufolge ist es noch sehr früh, aber das Ziel dieser Art der künstlichen DNA-Programmierung besteht darin, Organismen zu schaffen, die in der Lage sind, Verbindungen zu produzieren, die eine Vielzahl von Zwecken erfüllen können, einschließlich Designerdrogen oder Biokraftstoffen. Vielleicht könnten Forscher sogar Organismen schaffen, die Krebszellen angreifen oder Ölverschmutzungen aufsaugen können.
Wie Callaway berichtet, können die vier natürlich vorkommenden DNA-Basen in 64 verschiedenen Dreibuchstabenpaaren, auch Codons genannt, das Rezept für eine Aminosäure, kombinieren. Da jedoch mehrere unterschiedliche Codons dieselbe Aminosäure bilden, bilden nur 20 Aminosäuren die Basis für fast alle Proteine in der Natur. Das Hinzufügen des XY-Basenpaars zum System könnte die Mischung um weitere 100 Aminosäuren erweitern.
„Es ist Wellenfront-Zeug; Das ist der Rand der Wissenschaft “, sagt der Biochemiker Andrew Ellington von der University of Texas in Austin, der nicht an der Forschung beteiligt ist. "Wir lernen besser, wie man lebende Systeme konstruiert."
Das Scripps-Team ist nicht die einzige Gruppe, die an synthetischer DNA arbeitet. Callaway berichtet, dass Wissenschaftler seit 1989 DNA-Basen modifiziert haben und dass Forscher am Institut für Biotechnik und Nanotechnologie in Singapur ein ähnliches System in Reagenzgläsern und nicht in lebenden Zellen entwickelt haben.
Nicht jeder ist überzeugt, dass das Team den Durchbruch geschafft hat. Steve Benner, Biochemiker bei der Foundation for Applied Molecular Evolution, sagt Kaplan, dass er glaubt, dass die natürliche DNA von E. coli die Aminosäuren produziert, obwohl die fremde DNA in der Mischung enthalten ist. Aber Floyd Romesberg, Leiter des Forschungslabors bei Scripps, in dem die Arbeiten durchgeführt werden, kontert, dass das grün leuchtende Protein beweist, dass E. coli die X- und Y-Basen verwendet, um eine unnatürliche Aminosäure zu produzieren. Callaway weist darauf hin, dass andere Kritiker der Meinung sind, dass das Zusammenhalten der X- und Y-Basen - eine ähnliche Methode wie das Zusammenklumpen von Fett - nicht stabil genug ist, damit diese Art von System komplexer wird.
Selbst wenn diese spezielle Methode nicht zur Revolution des Designerdrogens führt, besteht die Möglichkeit, dass es alternative Lebensformen gibt, die auf einem ähnlichen, aber unterschiedlichen DNA-ähnlichen System basieren. „Wenn sich das Leben anderswo entwickelt hätte, hätte es möglicherweise sehr unterschiedliche Moleküle oder Kräfte eingesetzt“, sagt Romesberg gegenüber Antonio Regalado vom MIT Technology Review. "Das Leben, wie wir es kennen, ist möglicherweise nicht die einzige und möglicherweise auch nicht die beste Lösung."
