Создана ДНК-подобная молекула для поиска внеземной жизни
В прорывном исследовании, финансируемом NASA, учёные синтезировали молекулярную систему, которая, подобно ДНК, способна хранить и передавать информацию. Это беспрецедентное достижение предполагает, что может существовать альтернатива жизни на основе ДНК, известной на Земле, — генетическая система для жизни, возможная на других мирах.
Новая молекулярная система, не являющаяся новой формой жизни, указывает, что учёным, ищущим жизнь за пределами Земли, возможно, нужно пересмотреть свои цели. Исследование опубликовано в четверг в журнале Science.
ДНК — это сложная молекула, хранящая и передающая генетическую информацию от родителей потомству у всех живых организмов на Земле. Её компоненты включают четыре ключевых «ингредиента» — нуклеотида. Но как насчёт жизни на других планетах?
«Обнаружение жизни — всё более важная цель планетарных миссий NASA, и эта новая работа поможет нам разработать эффективные инструменты и эксперименты, которые расширят спектр того, что мы ищем», — сказала Лори Глейз, исполняющая обязанности директора Отдела планетарных наук NASA.
Один из способов представить себе чужеродные структуры на других мирах — попытаться создать нечто чужеродное на Земле. Группа исследователей под руководством Стивена Беннера из Фонда прикладной молекулярной эволюции в Алачуа, Флорида, успешно создала новую информационную молекулярную систему, похожую на ДНК, но с одним ключевым отличием: новая молекула имеет восемь информационных компонентов вместо четырёх.
Синтетическая ДНК включает четыре нуклеотида, присутствующих в земной жизни — аденин, цитозин, гуанин и тимин, — а также четыре других, имитирующих структуру стандартных компонентов ДНК. Результатом стала двойная спираль, способная хранить и передавать информацию.
Команда Беннера, сотрудничавшая с лабораториями Техасского университета в Остине, Медицинской школы Индианского университета в Индианаполисе и DNA Software в Анн-Арборе, Мичиган, назвала своё творение «хатимо́дзи» ДНК (от японского «хати» — «восемь» и «модзи» — «буква»). Хатимодзи ДНК соответствует всем структурным требованиям, позволяющим нашей ДНК хранить, передавать и развивать информацию в живых системах.
«Тщательно анализируя роль формы, размера и структуры в хатимодзи ДНК, эта работа расширяет наше понимание типов молекул, которые могут хранить информацию во внеземной жизни на чужих мирах», — сказал Беннер.
Учёным предстоит ещё много работы над вопросом, какие другие генетические системы могут служить основой для жизни и где такие экзотические организмы могут быть найдены. Однако это исследование открывает дверь для дальнейшего изучения способов, которыми жизнь могла бы структурировать себя в средах, которые мы считаем негостеприимными, но которые могут кишеть формами жизни, которые мы ещё не можем себе представить.
«Включение более широкого понимания возможного в дизайн наших инструментов и концепции миссий приведёт к более инклюзивному и, следовательно, более эффективному поиску жизни за пределами Земли», — сказала Мэри Войтек, старший научный сотрудник по астробиологии в штаб-квартире NASA.
Одна из целей NASA — поиск жизни на других планетах, таких как Марс, где когда-то была текучая вода и плотная атмосфера, или на спутниках внешней Солнечной системы, таких как Европа и Энцелад, где под толстым слоем льда бушуют огромные водные океаны. Что, если жизнь на этих мирах не использует нашу ДНК? Как мы могли бы её распознать? Эта новая ДНК может стать ключом к ответам на эти и многие другие вопросы.
Эта работа также интересна тем, кто рассматривает информацию как часть жизни.
«Открытие того, что ДНК с восемью нуклеотидными «буквами» пригодна для хранения и передачи информации, является прорывом в наших знаниях о диапазоне возможностей, необходимых для жизни», — сказал Эндрю Серазин, президент Фонда Templeton World Charity Foundation в Нассау, Багамы, который также поддержал эту работу. «Это вносит важный вклад в поиск, поддерживаемый Фондом, по пониманию фундаментальной роли, которую информация играет как в физике, так и в биологии».