Nhưng bốn phân tử này có thực sự là cơ sở để sự sống xuất hiện hay những phân tử khác khác cũng có thể tạo ra mã di truyền cho chúng ta?
Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science ủng hộ cho giả thuyết thứ 2: Các nhà khoa học gần đây đã thêm một loại DNA mới vào cấu trúc xoắn kép của nó và thấy nó có tính chất hỗ trợ sự sống.
Nhưng nếu so sánh DNA tự nhiên như là một câu chuyện ngắn, thì DNA tổng hợp này tương đương với một cuốn tiểu thuyết Tolstoy.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra DNA tổng hợp bằng cách sử dụng thêm 4 phân tử để sản phẩm thu được có mã được tạo thành từ tám chữ thay vì bốn.
Với sự gia tăng về số lượng chữ, DNA này có khả năng lưu trữ thông tin lớn hơn nhiều. Các nhà khoa học gọi DNA mới là “hachimoji” - có nghĩa là “tám chữ cái” trong tiếng Nhật, thứ phát triển từ nghiên cứu trước đó của các nhóm khác đã tạo nên loại DNA tương tự bằng sáu mã.
DNA tự nhiên bao gồm bốn phân tử, được gọi là các bazơ nitơ, kết hợp với nhau để tạo thành mã di truyền cho mọi sự sống trên Trái đất: A liên kết với T; G liên kết với X. DNA hachimoji bao gồm bốn bazơ tự nhiên này, cộng với bốn bazơ nucleotide tổng hợp khác: P, B, Z và S.
Nhóm nghiên cứu, bao gồm nhiều đơn vị khác nhau trên khắp nước Mỹ, đã tạo ra hàng trăm chuỗi xoắn kép hachimoji này với sự kết hợp khác nhau giữa các cặp nucleotit tự nhiên và tổng hợp. Sau đó, họ đã tiến hành một loạt các thí nghiệm để xem liệu các chuỗi xoắn kép khác nhau có các tính chất cần thiết để hỗ trợ sự sống hay không.
DNA tự nhiên có một đặc tính đặc trưng mà dường như không có phân tử di truyền nào khác có: Nó ổn định và dự đoán được. Điều đó có nghĩa là các nhà nghiên cứu có thể tính toán chính xác cách nó sẽ phản ứng trong nhiệt độ và môi trường nhất định, bao gồm cả khi nó phân rã.
Nhưng hóa ra, các nhà nghiên cứu cũng có thể làm điều này với DNA hachimoji - họ có thể đưa ra một bộ quy tắc cho phép họ dự đoán sự ổn định của DNA khi nó tiếp xúc với nhiệt độ khác nhau.
Phát hiện chỉ ra rằng, có thể thêm bốn phân tử tổng hợp vào chuỗi DNA và vẫn nhận được “mã có thể dự đoán và lập trình được là 1 điều chưa từng có”, theo Floyd Romesberg, Giáo sư Hóa học tại Scripps Research ở California phát biểu.
“Báo cáo mang tính bước ngoặt” này thực sự gợi ý rằng G, C, A và T “không hề độc nhất”. Tác giả cấp cao Steven Benner, một thành viên xuất sắc tại Quỹ Tiến hóa Ứng dụng Phân Tử ở Florida đồng ý với phát biểu trên…
Nhóm nghiên cứu đã tạo ra ba cấu trúc tinh thể của DNA Hachimoji, mỗi cấu trúc có trình tự của tám cặp nucleotit khác nhau và nhận thấy rằng mỗi cấu trúc đều thực sự tạo thành chuỗi xoắn kép quen thuộc.
Tuy nhiên, để DNA hachimoji có thể hỗ trợ sự sống, cần một yêu cầu thứ năm, Benner cho biết. Đó là, nó cần có thể tự duy trì hoặc có khả năng tự tồn tại.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã dừng việc nghiên cứu ở bước này, đề phòng ngăn chặn phân tử này trở thành một nguy cơ sinh học, mà trong một ngày nào đó có thể xâm chiếm vào bộ gen của các sinh vật trên Trái đất.
Bên cạnh cung cấp tầm nhìn về những lựa chọn thay thế cho sự sống trong vũ trụ, chuỗi DNA tám chữ cái này cũng có các ứng dụng ở đây trên hành tinh của chúng ta. Một bảng di truyền 8 chữ cái sẽ lưu trữ nhiều thông tin hơn và liên kết với các mục tiêu nhất định cụ thể hơn, Benner nói.
