Аденин, гуанин, цитозин, тимин — четыре естественных основания нуклеотидов ДНК, кодирующих все живое. С двумя десятками аминокислот человека они образуют до 64-х различных комбинаций, которых с избытком хватает для создания протеинов — белковой основы жизни. Теперь, однако, эта универсальная формула ДНК из четырех элементов дополнена еще двумя, искусственными: X и Y. Что значат новые «неизвестные» в сложившемся уравнении жизни, Латвийскому радио 4 в программе «Теория всего» рассказал профессор Факультета биологии ЛУ Исаак Рошаль.

Об открытии стало известно в этом году. Международной группе ученых удалось создать полусинтетическую бактерию с искусственными элементами ДНК, которых нет в других живых организмах. Как пояснил радиостанции Рошаль, это не первая подобная работа, но лишь сейчас ученым удалось добиться, чтобы эти элементы не пропадали при нескольких делениях клетки.

«Эти элементы [впервые] были синтезированы три года назад, еще в 2014 году. [Дополнительные нуклеотиды] встроили в ДНК и создали бактерии с элементами X и Y. Но проблема заключалась в том, что когда клетка делилась, эти X и Y терялись. [...] В чем успех этого года — [ученые] нашли способ, как избавиться от той ДНК, где X и Y не сохранялись. Эксперименты проводились на кишечной палочке. [...] Они смогли развить дополнительные «буквы» в генетическом коде. [...] Вряд ли естественная эволюция создала бы два дополнительных нуклеотида», — рассказал ученый.

Суть манипуляций, проведенных исследователями с молекулой ДНК, заключается в контрастной репликации — то есть синтезировании клетки, основанном на противопоставлении аминокислот.

«Представим офсетную печать. Имея негатив, вы можете получить позитив, и наоборот. Процесс репликации ДНК — это разделение ее парных элементов на «негатив» и «позитив». В одну часть клетки поступает «негатив», в другую — «позитив», и каждая часть против себя синтезирует недостающие части. таким образом, у вас снова получается полный комплекс»,

— объяснил Рошаль.

Первые успехи ученых в генной инженерии микроорганизмов собеседник радиостанции склонен оценивать осторожно. Как указал Рошаль, бактерия с искусственными элементами ДНК — это только самый первый шаг на длинном пути создания искусственного, но функционирующего микроорганизма. Он также подчеркнул, что несмотря на полное подобие полусинтетической бактерии — настоящей, она будет иметь совершенно иной, нежизнеспособный генетический код. А значит — такой микроорганизм не будет опасен.

«Генетически модифицированные организмы с несуществующими в природе комбинациями генов в обычных условиях — практически неприспособлены для жизни. Их выживаемость будет ниже, чем у генов, прошедших естественный отбор.

[...] Сейчас эти бактерии могут существовать только в лабораторных условиях. Но если когда-нибудь они выйдут за пределы лабораторий, они не смогут инфицировать естественные бактерии. У них другой генетический код, они несовместимы друг с другом», — пояснил Рошаль.

В целом, по его мнению, успех в интеграции искусственных элементов в состав ДНК может принести человечеству самые разные возможности — например, в создании новых медикаментов.

«У науки две больших задачи: во-первых, изучать мир и понимать его процессы, а во-вторых, улучшать жизнь человечества, если говорить упрощенно. Естественно, когда вы создаете новые цепочки жизни, вы не сможете это сделать без глубокого понимания этих механизмов, — как ДНК устроена, как она реплицируется, как вообще осуществляется связь между ДНК, аминокислотами, протеинами, как проходит эволюция. [...] Это дополнительный инструмент в руках человека для расширения спектра возможных синтезированных химических соединений», — указал ученый.

Более подробную беседу с ученым слушайте в подкасте выпуска программы.