Για όσο διάστημα έχει υπάρξει ζωή στη Γη, αυτό έχει γίνει μόνο από τέσσερα γράμματα. Το DNA είναι γραμμένο μόλις με αυτά τα τέσσερα γράμματα ή βάσεις- A, Τ, C και G – που μαζί δημιουργούν τον κώδικα που κρύβεται πίσω από κάθε γνωστή ζωντανή ύπαρξη.

Αυτό ίσχυε μέχρι τώρα… Οι επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν ζωντανούς οργανισμούς χρησιμοποιώντας έναν εκτεταμένο γενετικό κώδικα. Αυτό θα μπορούσε με τη σειρά του να οδηγήσει στη δημιουργία εντελώς νέων μορφών ζωής, χρησιμοποιώντας συνδυασμούς DNA που δεν ήταν δυνατόν να υπάρξουν πριν.

Δύο ερευνητές δημιούργησαν ένα βακτήριο που χρησιμοποιεί όχι μόνο τις τέσσερις φυσικές βάσεις, αλλά χρησιμοποιεί ένα επιπλέον ζευγάρι συνθετικών βάσεων, γνωστών  ως Χ και Υ, στην πραγματικότητα dNaM και d5SICS. Με τον τρόπο αυτό, οι ερευνητές λένε ότι έχουν τη δυνατότητα να «θέσουν τα θεμέλια για την επίτευξη του κεντρικού στόχου της συνθετικής βιολογίας: τη δημιουργία νέων μορφών ζωής και λειτουργιών».

Λόγω των νέων συνθετικών μορφών DNA που χρησιμοποιούνται, αυτές οι μορφές ζωής θα είναι πρωτόγνωρες. Θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν «εξ ολοκλήρου αφύσικες ιδιότητες και χαρακτηριστικά που δεν βρίσκονται αλλού στη φύση», γράφουν οι ερευνητές.

Αυτή τη στιγμή, δεν υπάρχουν στο άμεσο μέλλον εφαρμογές της νέας τεχνολογίας. Αλλά θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει νέα είδη μονοκύτταρων οργανισμών, που με τη σειρά τους θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ανακάλυψη νέων φαρμάκων, μέσω της δημιουργίας νέων πρωτεϊνών που θα μπορούσαν στη συνέχεια να αποτελέσουν το υλικό για την παραγωγή ενός τεράστιου φάσματος φαρμάκων. Εναλλακτικά, θα μπορούσαν να αναπτυχθούν εντελώς καινούργιες μορφές υλικών.

Οι νέες βάσεις του DNA, Χ και Υ, δημιουργήθηκαν για πρώτη φορά από τους ίδιους επιστήμονες, τον καθηγητή Floyd Romesberg και τους συνάδελφους του, στο The Scripps Research Institute, La Jolla, CA, το 2014. Είχαν παρουσιασθεί με την ενσωμάτωσή τους στο γενετικό κώδικα  τροποποιημένων βακτηρίων E. coli.

Αλλά εκείνα τα E. coli έχασαν τελικά αυτές τις βάσεις και επανήλθαν στο παραδοσιακό γονιδίωμα. Αυτό έκανε το όλο εγχείρημα πιο δύσκολο, καθώς το τεχνητό δημιούργημα θα μπορούσε να χαρακτηρίζεται ως σταθερή, συνθετική μορφή ζωής μόνο εφόσον το  νέο γονιδίωμα του θα μπορούσε να διαρκέσει για όλη τη διάρκεια της ζωής του βακτηρίου.

Οι επιστήμονες το πέτυχαν τελικά αυτό, δηλαδή τη δημιουργία ενός σταθερού ημισυνθετικού οργανισμού με νέες βάσεις, με την ανάπτυξη ενός ειδικού συστήματος στα βακτήρια που απέρριπτε οποιαδήποτε γενετική αλληλουχία δεν περιλάμβανε τα αφύσικα γράμματα Χ ή Υ. Ως εκ τούτου, όλα τα κύτταρα που έχασαν αυτά τα νέα γράμματα θα έπρεπε επίσης να επισημαίνονται για την καταστροφή τους από το βακτήριο – ως μια μορφή ανοσίας, αλλά όχι έναντι σε ένα συγκεκριμένο ξένο εισβολέα, αλλά έναντι στην απώλεια του αφύσικου ζεύγους γραμμάτων Χ-Υ.

Με τον τρόπο αυτό, οι επιστήμονες φαίνεται να απέδειξαν ότι οι πολύ θεμελιώδεις διαδικασίες της ζωής μπορούν να τροποποιηθούν.

«Μπορούμε τώρα να πάρουμε το φως της ζωής για να συνεχίσουμε να υπάρχουμε», είπε ο καθηγητής Romesberg σε μια δήλωση. «Αυτό δείχνει ότι το σύνολο των διαδικασιών της ζωής μπορεί να υπόκειται σε χειραγώγηση».

Προς το παρόν, αυτή η διαδικασία περιορίζεται μόνο σε μεμονωμένα κύτταρα και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πιο πολύπλοκους οργανισμούς. Και μέχρι στιγμής, δεν μπορεί πραγματικά να εφαρμοστεί, αλλά υπάρχει μόνο ως απόδειξη μιας ιδέας.

Πάντως οι ερευνητές εξετάζουν τώρα πώς να γράψουν το νέο γενετικό κώδικα σε RNA, το οποίο χρησιμοποιείται για να μετατρέψει το DNA στις πρωτεΐνες.

Η βιβλιογραφική αναφορά του σχετικού άρθρου είναι:

Yorke Zhang et al. (2017). A semisynthetic organism engineered for the stable expansion of the genetic alphabet. PNAS, published online January 23, doi: 10.1073/pnas.1616443114