DNA 是一種復(fù)雜的分子，它儲(chǔ)存和傳遞著地球上幾乎所有生命體的遺傳信息。復(fù)雜的 DNA 其實(shí)只有四種堿基排列組合而成，分別為鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶、腺嘌呤和胸腺嘧啶，通常用字母 G、C、A 和 T 表示。四種不同類型堿基的排列組合，就如同計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中的“0”和“1”一樣，儲(chǔ)存著地球上所有生命的遺傳信息。

但是現(xiàn)在，研究人員通過(guò)將 4 種人工合成的堿基，與天然存在的四種核苷酸結(jié)合，創(chuàng)造出由 8 種堿基組成的 DNA 分子，命名為“hachimoji”(在日語(yǔ)中 hachi 代表 8，moji 代表符號(hào))，并且能夠像天然 DNA 一樣存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)錄信息。

圖 | 仍合成的新型 DNA 分子結(jié)構(gòu)，使用了天然 DNA 的四種堿基 (綠色、紅色、藍(lán)色、黃色)，以及四種新的人工堿基 (青色、粉色、紫色、橙色)(來(lái)源：印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院)

這項(xiàng) 2 月 22 日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的研究，由佛羅里達(dá)州阿拉庫(kù)阿應(yīng)用分子進(jìn)化基金會(huì)創(chuàng)始人史蒂文·本納領(lǐng)導(dǎo)的研究小組進(jìn)行。研究同時(shí)指出，從理論上講，一個(gè)擴(kuò)大化的基因字母表也可以支持生命。

這一史無(wú)前例的壯舉表明，除了我們?cè)诘厍蛏纤赖幕?DNA 的生命之外，可能在宇宙中還存在一些其他的生命基因系統(tǒng)。研究人員同時(shí)表示，由于人工合成的 hachimoji 分子信息存儲(chǔ)能力是天然 DNA 的兩倍，因此可能會(huì)有無(wú)數(shù)的應(yīng)用。

正常情況下，當(dāng)一對(duì) DNA 鏈以雙螺旋的形式纏繞在一起時(shí)，每條 DNA 鏈上的堿基成對(duì)存在：A 和 T 成鍵，C 和 G 成鍵。

很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，科學(xué)家們一直試圖在這個(gè)遺傳密碼中加入更多種類的堿基。例如，Benner 在 20 世紀(jì) 80 年代首次創(chuàng)造了“非自然”的堿基，其他研究小組也緊隨其后。2014 年，Romesberg 的實(shí)驗(yàn)室在活體細(xì)胞中植入了一對(duì)非自然的堿基，成為當(dāng)時(shí)的重磅新聞。

但最新的研究首次系統(tǒng)性地證明，互補(bǔ)的非自然堿基能夠相互識(shí)別并結(jié)合，它們形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)保持著穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

“生命探測(cè)是 NASA 行星科學(xué)任務(wù)的一個(gè)日益重要的目標(biāo)，這項(xiàng)新工作將幫助我們開(kāi)發(fā)有效的儀器和實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)大我們尋找的范圍。”NASA 行星科學(xué)部代理主任洛里·格萊斯 (Lori Glaze) 說(shuō)。

(來(lái)源：anomalien.com)

NASA 的目標(biāo)之一是在火星、歐羅巴和土衛(wèi)二等其他星球上尋找生命，這些外星天體曾經(jīng)有流水和厚厚的大氣層，或者存在厚厚的冰層和巨大的海洋。如果這些世界的生命不使用我們熟悉的 DNA 作為遺傳物質(zhì)呢?我們?cè)趺茨苷J(rèn)出來(lái)他們呢?

Benner 說(shuō):“通過(guò)仔細(xì)分析 hachimoji DNA 中形狀、大小和結(jié)構(gòu)功能，這項(xiàng)工作擴(kuò)展了我們對(duì)可能在外星生命中存儲(chǔ)信息的分子類型的理解。”

由此話題延伸到非碳基生命，則我們又會(huì)進(jìn)入到一個(gè)更宏大的命題?？蒲腥藛T或幻想家對(duì)于地外生命的物質(zhì)組成提出過(guò)眾多的設(shè)想，其中最被提及的就是“硅基生命”。所謂硅基生命，即以含有硅以及硅的化合物為主的物質(zhì)構(gòu)成的生命。最早由波茨坦大學(xué)的天體物理學(xué)家儒略申納 (Julius Sheiner) 于 1891 年在他的一篇文章中提出。當(dāng)然，除了硅基生命，硼基生命、金屬生命體等熱門概念也常常出現(xiàn)在科幻作品之中。

但回歸到當(dāng)下，在其他星球上發(fā)現(xiàn)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種方法，是先嘗試在地球上創(chuàng)造一些異質(zhì)的東西。從化學(xué)上講，hachimoji DNA 的外觀和行為都與標(biāo)準(zhǔn) DNA 相似。然而，讀懂和處理 DNA 的酶是很難被欺騙的，因此，為了將 hachimoji DNA 轉(zhuǎn)錄到 RNA 中 (一種對(duì)其信息傳遞能力的測(cè)試)，研究小組嘗試了許多噬菌體 RNA 聚合酶變體，直到他們發(fā)現(xiàn)其中一種能夠完成這項(xiàng)任務(wù)。

利用這種 RNA 聚合酶，研究小組成功地利用 hachimoji DNA 轉(zhuǎn)錄出 RNA 分子。研究人員還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論合成堿基的排列順序如何，雙螺旋結(jié)構(gòu)都保持穩(wěn)定。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樯M(jìn)化，DNA 序列必須能夠在不破壞整個(gè)結(jié)構(gòu)的情況下變化。

而這項(xiàng)研究成果表明，科學(xué)家們有望創(chuàng)造出比天然標(biāo)準(zhǔn)的四種堿基更好的 DNA 序列或 RNA，從而實(shí)現(xiàn)超越現(xiàn)有基因信息存儲(chǔ)的功能。

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