Ферменты заставили эволюционировать искусственные ДНК

Ферменты заставили эволюционировать искусственные ДНК

ДНК — основа почти любого организма планеты. "Подделать" дезоксирибонуклеиновую кислоту, представляющую собой двуцепочечную нить, биологи пытались не раз. Однако впервые им удалось заставить макромолекулы дублировать себя, самостоятельно "размножаться".

С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся элементов — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания (аденина, гуанина, цитозина и тимина, который в РНК подменяет урацил), сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Нуклеотиды образуют комплементарные (подходящие друг другу) пары и общий "скелет" из фосфатов и дезоксирибозы.

Группа учёных, работающая под руководством Филиппа Холлигера (Philipp Holliger) из Лаборатории молекулярной биологии Совета медицинских исследований (Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology), создала искусственные полимеры – ксенонуклеионовые кислоты (XNA), которые несут обычный генетический алфавит (те самые A, C, G, T), нанизанный на стержень из других сахаров.

Подобное удавалось получить и другим группам учёных, но на этот раз генетики нашли способ заставить XNA массово воспроизводить себя. Каждый раз когда были нужны новые макромолекулы, исследователи вынуждены были собирать их с нуля, невозможно было просто скопировать существующие. До сегодняшнего дня.

Группа Холлигера использовала ферменты, которые "распиливали" нити обычной ДНК и помогали шести видам XNA собирать макромолекулы, обеспечивать наследование (передачу) генетической информации.

Сначала эти вещества транскрибировали обычные ДНК в ксенонуклеионовые кислоты, а затем обратно в новые нити ДНК. Точность "перевода" составляла 95% и выше.

Затем учёные заставили макромолекулы эволюционировать: XNA должны были закрепиться на определённых белках, а те, что не смогли этого сделать, смывало прочь. Затем следовало новое копирование, изменение генетического кода, которое либо усиливало искусственную ДНК, либо, наоборот, ослабляло её способности. В ходе нескольких циклов определились "победители" – молекулы, которые наиболее крепко цеплялись за своё целевое вещество. Они, соответственно, держались за белки-цели крепче своих "предков", то есть представляли собой новый виток эволюции.

"Так мы показали, что и наследственность, и эволюцию, являющиеся признаками жизни, можно воспроизвести и внедрить другим полимерам, не только ДНК и РНК", — поясняет Филипп.

Отметим, что, несмотря на явный прогресс в синтетической биологии – теперь биологи могут дублировать искусственные гены без деградации молекул — данное достижение всё же базируется на использовании ферментов. Без них искусственные ДНК не будут воспроизводить себя, а значит, до искусственной формы жизни нам ещё далеко.

Исследование учёных приоткрывает завесу тайны над появлением жизни на Земле. Биологи предполагают, что, прежде чем первые организмы начали наследовать информацию при помощи РНК и ДНК, на нашей планете образовались более простые молекулы-предшественницы.

Открытие группы Холлигера также свидетельствует о том, что на других планетах жизнь может эволюционировать, но при этом базироваться на совершенно других химических соединениях.

Статья авторов исследования вышла в журнале Science. В нём же свой комментарий к статье опубликовал профессор Джеральд Джойс (Gerald Joyce), сотрудник Исследовательского института Скриппса, известного своими экспериментами по созданию искусственных форм жизни. 

"Эта работа ознаменовывает новую эру в синтетической генетике, биотехнологии, экзобиологии, даёт нам новое понимание жизни, — пишет Джойс. – однако она не представляет полностью синтетическую платформу. Для этого необходимо создать ДНК, которой для работы не нужны будут ферменты. Тогда мы сможем говорить о настоящих альтернативных формах жизни".

vesti.ru

Похожие новости:
Физики научились перемещать объекты по воде при помощи волн
Ученые из Австралии, Израиля и России научились с помощью волны перемещать объекты на поверхности воды. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Австралийского национального университета в Канберре. Специалисты с помощью волновых ..
2014-08-12 2149 0 Научные открытия
0
Подлёдное озеро Антарктики вскрыто: российские полярники ждут встречи с фантастическими формами жизни
Российские учёные первыми в мире добрались до вод озера Восток, которые были законсервированы подо льдами Антарктики в течение миллионов лет. В "чужеродной" среде они надеются обнаружить невиданные науке организмы, которые за несколько тысячелетий могли эволюционировать в необычные формы ..
2012-02-8 2452 0 Научные открытия
1
Из бактерий и золота ученые создали материал будущего
Человечество пока не строит космические корабли, походящие на гигантские живые организмы, как в научной фантастике, но подобное уже, кажется, не за горами. Исследователи из Массачусетского технологического института разработали материал будущего - нечто, обладающее свойствами живых и неживых субстанций. Если коротко, инженеры ..
2014-05-05 2882 0 Научные открытия
0
Японские физики освоили трёхмерную левитацию
Трое физиков из Токийского университета опубликовали на сайте препринтов arXiv.org свою статью, в которой описали разработанный ими метод левитации, осуществляемый в трёхмерном пространстве при помощи звуковых волн. По словам авторов исследования, эта технология — новое слово в звуковой левитации. Способов ..
2014-01-10 2214 0 Научные открытия
0
Ученые:человеческий мозг продолжает эволюционировать
Группа американских генетиков из Чикагского университета во главе с доктором биологии Брюсом Ланом опубликовала результаты своей научно-исследовательской работы. Согласно им, за размеры мозга «ответственны» двадцать различных генов. Пока исследованы всего два из них - микроцефалин и ASPM. Ученые обнаружили, что эти гены ..
2012-09-17 1659 0 Научные открытия
0
Магнитной левитации впервые подвергли живые клетки
С помощью магнитов ученые-биоинженеры из Стэнфордского университета заставили живые клетки парить в воздухе. По высоте их подъема можно судить о плотности отдельных микроскопических объектов, что пригодится в диагностике заболеваний и тестировании лекарственных средств. Об этом со ссылкой на журнал Proceedings of the National Academy ..
2015-07-01 6427 0 Научные открытия
0
Ученые вырастили сетчатку из клеток крови
Фрагмент сетчатки глаза, демонстрирующий сложное строение с дифференциацией клеток по слоям, удалось получить американским биологам. Исследователи из компании Cellular Dynamics International и университета Висконсина вырастили относительно зрелую сетчатку глаза, воспользовавшись в качестве отправной точки Т-лимфоцитами, ..
2012-03-15 1947 0 Научные открытия
0
Первое открытие Востока: подледное озеро в Антарктиде заполнено мертвой водой
Антарктическое подледное озеро Восток не спешит открывать перед учеными свои тайны. В первых пробах воды, которые уже изучаются в лабораториях, бактерий почти не обнаружено. А те, что есть, - вполне обычные, земные, "налипшие" на образцы уже на поверхности. Впрочем, до дна озера, а именно там, ..
2012-02-11 5053 0 Научные открытия
0
Клетки с неправильным набором хромосом попросили себя убить
Биологи из Массачусетского технологического института (США) проследили судьбу клеток с неправильно разошедшимися при делении хромосомами. Такие клетки посылают провоспалительные сигналы и с помощью специальных белков на своей поверхности сигнализируют, что их необходимо убить. На эти сигналы реагируют клетки врожденного иммунитета — натуральные киллеры. ..
2017-06-22 24910 0 Научные открытия
0
Наноинженеры: давление открывает нанопоры в минералах
Сжимая пористое твёрдое тело, учёные неожиданно заставили его поры открыться шире, при этом впуская и захватывая в ловушку ионы европия, сообщает «WordScience.org». Учитывая сходство между ионами европия и урана, команда учёных из в университета Южной Каролины (University ..
2012-04-7 1428 0 Научные открытия
0
Свет заставили толкать частицу вперед и назад одновременно
Коллектив физиков из Чжэцзянского университета, Китай, экспериментально показал, что световой поток может одновременно толкать и тянуть одну и ту же золотую пластинку. Одновременное существование этих сил объясняется двумя разными эффектами, а их баланс зависит от положения освещаемого объекта, что в итоге заставляет ..
2017-01-25 9391 0 Научные открытия
0
Физики сымитировали троянские астероиды внутри атома
Учёные построили точную модель части Солнечной системы внутри одного атома калия, раздутого до долей миллиметра. Такой трюк исследователи выполнили, чтобы показать интересные пересечения между квантовой и классической физикой. Представление о том, что электроны вращаются вокруг ..
2012-01-26 2038 2 Научные открытия
0
Лампочка Накамуры
Нобелевскую премию по физике присудили за создание дешевых синих светодиодов.Шведская королевская академия наук 7 октября 2014 года назвала новых лауреатов Нобелевской премии по физике. 10 декабря на праздничной церемонии в Стокгольме будут чествовать Исаму Акасаки (Isamu Akasaki), ..
2014-10-08 1627 0 Научные открытия
0
ТОП-5 экспериментов, чреватых вселенской катастрофой
Эти 5 научных экспериментов могут обернуться для землян концом света. Мы привыкли с доверием относиться к тому, что говорят и делают умные люди в лабораторных халатах, которых мы называем учёными. Но что если кто-то из них решит поставить знание и науку превыше всего остального и сунет ..
2013-06-4 1650 0 Научные открытия
0
Десять научных сенсаций года
Вода на Марсе, фотографии Плутона, самый древний предок человека, протезы и коптеры, управляемые силой мысли, теплокровные динозавры, вакцина против вируса Эбола, непобедимый суперантибиотик нового поколения… Десять самых сенсационных научных открытий 2015 года ..
2015-12-28 3488 0 Научные открытия
-1