DNA và RNA anh em họ lưu trữ thông tin di truyền và cho phép sự sống như chúng ta biết - nhưng nếu hàng triệu hóa chất ít được biết đến có thể làm điều tương tự thì sao?
Một nghiên cứu mới cho thấy rằng hơn 1 triệu cái nhìn giống như hóa học có thể mã hóa thông tin sinh học giống như cách mà DNA thực hiện. Nghiên cứu mới, được công bố ngày 9 tháng 9 trên Tạp chí Thông tin và Mô hình hóa học, có thể chỉ ra các mục tiêu mới cho dược phẩm, giải thích sự sống phát triển đầu tiên trên Trái đất và thậm chí giúp chúng ta tìm kiếm các dạng sống ngoài hành tinh của chúng ta, các tác giả đã viết.
Jay Goodwin, nhà hóa học tại Đại học Emory, cho biết: "Thật sự rất thú vị khi xem xét tiềm năng của các hệ thống di truyền thay thế. Chúng có thể xuất hiện và phát triển trong các môi trường khác nhau, thậm chí trên các hành tinh hoặc mặt trăng khác trong hệ mặt trời của chúng ta". , nói trong một tuyên bố.
Cả DNA và RNA, hai loại axit nucleic đã biết, đều chứa các bit hóa học gọi là nucleotide, liên kết theo một thứ tự cụ thể và chuyển tiếp dữ liệu khác nhau, tùy thuộc vào trình tự của chúng, tương tự như các chữ cái riêng lẻ trong một câu viết. Một số phân tử tự nhiên và nhân tạo bắt chước cấu trúc cơ bản của DNA, nhưng trước đây, không ai cố gắng đếm xem có bao nhiêu trong số những cái giống nhau này có thể tồn tại, các tác giả đã viết.
"Có hai loại axit nucleic trong sinh học", đồng tác giả Jim Cleaves, một nhà hóa học tại Viện Công nghệ Tokyo, cho biết trong tuyên bố. "Chúng tôi muốn biết liệu còn một cái nữa được tìm thấy hay thậm chí là một triệu nữa."
"Câu trả lời là, dường như có rất nhiều, nhiều hơn dự kiến," Cleaves nói.
Các tác giả đã thiết kế một chương trình máy tính để tạo ra các công thức hóa học cho các phân tử giống như axit nucleic. Trong DNA, các nucleotide kết hợp thành một cặp riêng biệt và tập hợp thành một dòng, vì vậy các nhà khoa học đảm bảo rằng các phân tử được tạo ra của chúng có thể hình thành theo cùng một cách. Cuối cùng, chương trình của họ tập hợp hơn 1.160.000 phân tử khác nhau đáp ứng các tiêu chí cơ bản này.
"Chúng tôi rất ngạc nhiên về kết quả của tính toán này", đồng tác giả Markus Meringer, một nhà hóa học tại Trung tâm hàng không vũ trụ Đức ở Cologne, cho biết trong tuyên bố. "Sẽ rất khó để ước tính một tiên nghiệm rằng có hơn một triệu axit nucleic giống như giàn giáo. Bây giờ chúng tôi biết, và chúng tôi có thể bắt đầu thử nghiệm một số trong số này trong phòng thí nghiệm."
Vô số những cái nhìn giống nhau có thể làm rõ câu chuyện về sự sống trên Trái đất, trước khi DNA và RNA thống trị thế giới sinh học. Về mặt lý thuyết, quá trình tiến hóa có thể đã thực hiện "chạy thử" với một số phân tử khác này trước khi xử lý axit nucleic là chất chuyển tải tốt nhất của dữ liệu di truyền, các tác giả đề xuất.
Những cái nhìn giống nhau cũng có thể thúc đẩy những tiến bộ y tế trong tương lai, họ nói thêm. Các loại thuốc giống với nucleotide đã được sử dụng để làm suy yếu các virus nguy hiểm và các tế bào ung thư ác tính trong cơ thể người, theo tuyên bố. Với một thư viện gồm các phân tử có cấu trúc tương tự trong tay, các nhà phát triển dược phẩm có thể có khả năng sử dụng các ngoại hình DNA như một vũ khí chính trong cuộc chiến chống lại bệnh tật.
"Thật tuyệt vời khi nghĩ rằng bằng cách sử dụng các kỹ thuật tính toán hiện đại, chúng ta có thể vấp phải các loại thuốc mới khi tìm kiếm các phân tử thay thế cho DNA và RNA có thể lưu trữ thông tin di truyền", đồng tác giả Pieter Burger, nhà hóa sinh tại Đại học Emory cho biết.
