DNA tradisional terdiri dari empat pasangan basa A, C, G, dan T. Tetapi sistem genetik yang baru dibuat dikemas dalam delapan - dua kali lebih banyak dari yang biasanya ditemukan dalam molekul yang menggandakan diri. Sistem baru itu disebut "hachimoji", dan yang paling menarik - ini mungkin terlihat seperti bahan penyusun kehidupan di luar bumi, yaitu alien. Sebuah studi baru yang diterbitkan baru-baru ini di Science menjelaskan hachimoji, yang berarti "delapan huruf" dalam bahasa Jepang.
Selain empat pasangan dasar, sistem genetik ini memiliki empat blok pembangun, yang secara signifikan meningkatkan kepadatan informasi dibandingkan dengan DNA konvensional. Para ilmuwan yang mengirimkan karya tersebut mengatakan bahwa sistem baru tersebut mungkin cukup kuat untuk mendukung kehidupan - yaitu, mendukung proses yang diperlukan untuk replikasi diri Darwinian.
DNA alien dari delapan huruf
Mari kita perjelas segera bahwa hachimoji bukanlah organisme mandiri yang otonom. Sebaliknya, ini adalah model dari struktur genetik alternatif yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan yang mereplikasi diri. Di Bumi, hanya RNA dan DNA yang menjalankan fungsi ini, tetapi ini tidak berarti bahwa opsi lain di luar angkasa tidak dapat ada. Faktanya, ahli astrobiologi sangat tertarik dengan penelitian ini, karena penelitian ini menunjukkan mekanisme lain yang memungkinkan dari mana kehidupan dapat muncul, berkembang, dan menjadi kompleks.
Para penulis studi tersebut tidak mengklaim bahwa hachimoji ada di seluruh alam semesta, tetapi mereka percaya bahwa adalah mungkin untuk mengambil dan "membayangkan proses paralel," kata Andrew Ellington, rekan penulis penelitian baru dan ahli biologi sintetis di University of Texas, Austin. "Dengan menganalisis secara cermat peran bentuk, ukuran, dan struktur dalam DNA hachimoji, dalam pekerjaan ini kami memperluas pemahaman kami tentang jenis molekul yang dapat menyimpan informasi tentang kehidupan ekstraterestrial di dunia asing."
Dalam RNA dan DNA normal, kombinasi empat pasangan basa memungkinkan penyimpanan dan transmisi informasi genetik. Empat blok pembangun DNA, atau nukleotida, terdiri dari adenin, sitosin, guanin, dan timin, atau hanya A, C, G, dan T. Dalam RNA, T digantikan oleh urasil (U). Basa dasar menyandikan asam amino, bahan penyusun dasar protein.
Penelitian sebelumnya telah menciptakan DNA sintetis dengan total empat huruf alternatif dan sistem dengan dua pasangan basa tambahan (total enam), tetapi dalam studi terbaru, para ilmuwan telah meningkatkan jumlah ini menjadi delapan.
Video promosi:
Empat huruf baru, P, B, Z dan S, secara kasar mirip dalam struktur dan fungsi DNA biasa, menurut penelitian baru; P dan B berfungsi mirip purin, sedangkan Z dan S mirip pirimidin. Dalam pengujian, sistem genetik telah menunjukkan kemampuan untuk menyimpan dan mengirimkan informasi, yang pada dasarnya meniru perilaku molekuler DNA empat huruf biasa. Yang penting, hachimoji juga memenuhi persyaratan Schrödinger, yang mendefinisikan sistem evolusi molekuler Darwin (Schrödinger yang sama yang kucingnya tidak hidup atau mati). Schrödinger menjelaskan empat persyaratan evolusi: penyimpanan informasi, transmisi, integritas struktural, dan bentuk fisik atau struktur yang dapat dilihat.
“DNA Hachimoji dapat melakukan semua yang dilakukan DNA untuk mempertahankan kehidupan. Ini berpasangan dengan diprediksi, dan aturan menentukan stabilitasnya. DNA Hachimoji dapat disalin untuk membuat RNA Hachimoji, dapat mensintesis protein secara langsung. RNA Hachimoji dapat memiliki fenotipe selektif (struktur fisik), dan dalam percobaan ini, dan cahaya fluoresen hijau."
Laurie Haze, penjabat direktur Divisi Ilmu Planet NASA, memuji penelitian tersebut: "Penemuan kehidupan merupakan tujuan yang semakin penting dari misi ilmu pengetahuan planet NASA, dan pekerjaan baru ini akan membantu mengembangkan alat dan eksperimen yang efektif yang akan memperluas pencarian kita."
“Penelitian ini penting karena DNA selalu dianggap unik. Misalnya, DNA adalah satu-satunya bahan yang dapat kami gunakan untuk merancang urutan dengan stabilitas yang dapat diprediksi,”kata Floyd Romesberg, ahli genetika di Scripps Institute dan penulis studi dengan enam pasangan sintetis. “Dan seperti yang ditunjukkan Steve Benner, empat huruf barunya juga memenuhi semua aspek stabilitas yang dapat diprediksi ini. Meskipun ada petunjuk bahwa hal-hal selain empat huruf alami DNA mungkin memiliki sifat ini, karya ini benar-benar menunjukkannya untuk pertama kalinya.”
Romesberg juga mengatakan bahwa aplikasi penting dari alfabet delapan huruf adalah dalam mengontrol asosiasi molekuler, yaitu kemampuan untuk memprogram konfigurasi nukleotida. Alfabet delapan huruf, katanya, secara inheren lebih spesifik daripada alfabet empat huruf.
"Namun, itu akan sia-sia jika stabilitas alfabet delapan huruf tidak dapat diprediksi atau diprogram," kata Romesberg. "Dengan mendemonstrasikan ini, Steve menemukan aplikasi baru yang kemungkinan akan segera muncul di laboratoriumnya."
Hasil pekerjaan dapat menyebabkan tidak hanya konsekuensi astrobiologis, tetapi juga meninggalkan jejak di dunia nyata - misalnya, meningkatkan peralatan diagnostik, memantau lingkungan (seperti mendeteksi virus berbahaya), menyebabkan munculnya penyimpanan informasi alternatif, protein dengan tambahan asam amino dan obat inovatif baru …
Ilya Khel
