कुछ अरब साल पहले, चार अणुओं ने डीएनए के सुरुचिपूर्ण डबल-हेलिक्स संरचना में नृत्य किया, जो हमारे ग्रह पर जीवन के लिए कोड प्रदान करता है। लेकिन क्या ये चार खिलाड़ी वास्तव में जीवन के रूप में मौलिक थे - या दूसरों ने भी हमारे आनुवंशिक कोड को जन्म दिया हो सकता है?
जर्नल साइंस में आज (फ़रवरी 20) प्रकाशित एक नया अध्ययन, बाद के प्रस्ताव का समर्थन करता है: वैज्ञानिकों ने हाल ही में एक नए तरह के डीएनए को अपनी सुरुचिपूर्ण डबल-हेलिक्स संरचना में ढाला है और पाया कि इसमें ऐसे गुण थे जो जीवन का समर्थन कर सकते थे।
लेकिन अगर प्राकृतिक डीएनए एक छोटी कहानी है, तो यह सिंथेटिक डीएनए टॉल्स्टॉय उपन्यास है।
शोधकर्ताओं ने सिंथेटिक डीएनए को चार अतिरिक्त अणुओं का उपयोग करके तैयार किया, ताकि परिणामस्वरूप उत्पाद में चार के बजाय आठ अक्षरों से बना एक कोड हो। पत्रों में वृद्धि के साथ, इस डीएनए में जानकारी संग्रहीत करने की क्षमता अधिक थी। वैज्ञानिकों ने जापानी में नए डीएनए को "हचीमोजी" कहा है - जिसका अर्थ है "आठ अक्षर" - विभिन्न समूहों से पिछले काम पर विस्तार जो छह अक्षरों का उपयोग करके समान डीएनए का निर्माण किया था।
कोड लिखना
प्राकृतिक डीएनए चार अणुओं से बना होता है, जिन्हें नाइट्रोजनस बेस कहा जाता है, जो पृथ्वी पर जीवन के लिए कोड बनाने के लिए एक दूसरे के साथ जुड़ते हैं: A, T के साथ बांधता है; सी। के साथ जी बांधता है। हचिमोजी डीएनए में ये चार प्राकृतिक आधार शामिल हैं, साथ ही चार और कृत्रिम रूप से निर्मित न्यूक्लियोटाइड बेस: पी, बी, जेड और एस।
अनुसंधान समूह, जिसमें अमेरिका भर में कई अलग-अलग टीमें शामिल थीं, ने प्राकृतिक और सिंथेटिक न्यूक्लियोटाइड बेस जोड़े के विभिन्न संयोजनों के साथ इन हचिमोजी डबल हेलिक्स को सैकड़ों बनाया। फिर, उन्होंने यह देखने के लिए कई प्रयोगों का आयोजन किया कि क्या विभिन्न दोहरे हेलिक्स में जीवन का समर्थन करने के लिए आवश्यक गुण हैं या नहीं।
प्राकृतिक डीएनए में एक हॉलमार्क गुण होता है, जो किसी अन्य आनुवंशिक अणु के लिए नहीं लगता है: यह स्थिर और अनुमानित है। इसका मतलब है कि शोधकर्ता यह गणना कर सकते हैं कि कुछ तापमान और वातावरण में यह कैसे व्यवहार करेगा, जब यह नीचा हो जाएगा।
लेकिन यह पता चला है कि शोधकर्ता हचिमोजी डीएनए के साथ भी ऐसा करने में सक्षम थे - वे नियमों के एक सेट के साथ आ सकते हैं जो विभिन्न तापमानों के संपर्क में होने पर डीएनए की स्थिरता का अनुमान लगा सकते हैं।
जीवन के लिए आवश्यकताएँ
चार सिंथेटिक आधारों को जोड़ना संभव है और अभी भी एक "कोड है जो अनुमानित और प्रोग्राम करने योग्य है ... यह सिर्फ अभूतपूर्व है," कैलिफोर्निया के स्क्रिप्स रिसर्च के रसायन विज्ञान के प्रोफेसर फ्लॉयड रोम्सबर्ग ने कहा, जो अध्ययन का हिस्सा नहीं थे, लेकिन कौन पहले के छह-अक्षर कोड पर पहले प्रकाशित शोध। "लैंडमार्क पेपर" वास्तव में सुझाव देता है कि जी, सी, ए और टी अद्वितीय नहीं हैं, "रोमेसबर्ग ने लाइव साइंस को बताया।
वरिष्ठ लेखक स्टीवन बेनर,फाउंडेशन फॉर एप्लाइड मॉलिक्यूलर इवोल्यूशन फ़्लोरिडा में एक प्रतिष्ठित साथी, सहमत हुए। अगर ब्रह्मांड में कहीं और, जीवन को डीएनए में भी कोडित किया गया है, तो यह "ठीक वैसा ही नहीं होने जा रहा है जैसा कि हमारे यहां पृथ्वी पर है," बेनर ने लाइव साइंस को बताया। "वैकल्पिक संरचना को समझने के लिए प्रयोगशाला में इस प्रकार के प्रयोग करना बहुत उपयोगी है।"
लेकिन डीएनए बनाना जो जानकारी संग्रहीत करता है वह पर्याप्त नहीं है, बेनर ने उल्लेख किया। इसमें उस जानकारी को अपनी बहन अणु RNA को स्थानांतरित करने की क्षमता भी होनी चाहिए, ताकि RNA तब प्रोटीन को एक जीव में सभी व्यवसाय करने का निर्देश दे सके।
इसे ध्यान में रखते हुए, शोधकर्ताओं ने सिंथेटिक एंजाइमों - प्रोटीनों को विकसित किया, जो एक प्रतिक्रिया को सुविधाजनक बनाता है - जो हचिमोजी डीएनए को हचिमोजी एनएनए में सफलतापूर्वक कॉपी करता है। इसके अलावा, उन्होंने पाया कि आरएनए अणु एल आकार के एक प्रकार में मोड़ने में सक्षम था जो आगे की जानकारी स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक होगा।
इसके अलावा, डीएनए स्ट्रैंड्स को एक ही त्रि-आयामी संरचना में बदलने में सक्षम होना चाहिए - प्रसिद्ध डबल-हेलिक्स।
टीम ने हचिमोजी डीएनए की तीन क्रिस्टल संरचनाएं बनाईं, जिनमें से प्रत्येक में आठ आधार जोड़े के अलग-अलग क्रम थे, और पाया कि वास्तव में, प्रत्येक ने क्लासिक डबल हेलिक्स का गठन किया।
फिर भी, जीवन का समर्थन करने के लिए हाचिमोजी डीएनए के लिए, एक पांचवीं आवश्यकता है, बेनर ने कहा। यही है, इसे आत्मनिर्भर होने की जरूरत है या अपने दम पर जीवित रहने की क्षमता है। हालांकि, शोधकर्ताओं ने इस कदम की जांच करना बंद कर दिया, ताकि अणु को बायोहजार्ड बनने से रोका जा सके जो एक दिन पृथ्वी पर जीवों के जीनोम में अपना काम कर सके।
एक विस्तारित शब्दावली
ब्रह्मांड में जीवन के लिए विकल्पों की झलक देखने के अलावा, इस आठ अक्षर वाले डीएनए स्ट्रैंड में हमारे ग्रह पर भी यहां अनुप्रयोग हैं। एक आठ-अक्षर आनुवंशिक वर्णमाला अधिक जानकारी संग्रहीत करेगा और कुछ लक्ष्यों को विशेष रूप से बांध देगा, बेनर ने कहा। उदाहरण के लिए, Hachimoji DNA का उपयोग यकृत कैंसर कोशिकाओं या एंथ्रेक्स विषाक्त पदार्थों को बांधने के लिए किया जा सकता है, या रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
"इंस्टीट्यूशन ऑफ बायोइंजीनियरिंग एंड नैनोटेक्नोलोजी के एक सिंथेटिक आणविक जीवविज्ञानी इओइरो हीरो, सिंगापुर में ए * स्टार्स, जो अध्ययन का भी हिस्सा नहीं थे, में छह से आठ तक अक्षरों की संख्या में वृद्धि करके डीएनए अनुक्रमों की विविधता बहुत बढ़ जाती है।" , एक ईमेल में कहा। (हिराओ की टीम भी शामिल थी, हालांकि, पिछले शोध में, जिसने छह-अक्षर वाले डीएनए स्ट्रैंड बनाए थे)
बेशक, यह आठ अक्षरों वाले डीएनए डबल हेलिक्स का "यह सिर्फ एक पहला प्रदर्शन है" और व्यावहारिक उपयोग के लिए, हमें आरएनए में प्रतिकृति और प्रतिलेखन की सटीकता और दक्षता में सुधार करने की आवश्यकता है, हीराव ने एक ईमेल में कहा। वह कल्पना करता है कि अंततः वे और भी अधिक अक्षरों का निर्माण करने में सक्षम हो सकते हैं।
