DNA, Veri Taşıma Kapasitesi Olan Milyonlarca Genetik Molekülden Sadece Biri Olabilir!

DNA, Dünya'daki her türlü yaşamı tanımlayan, 4 adet veri kodlayan molekülden oluşan bir diziyi bünyesinde barındıran, burulmuş bir yapı iskelesidir. Ama DNA, biyolojik veriyi depolamak için var olan en iyi depo aracı mıdır? Ya bazı diğer amaçlar için, DNA'dan bile daha iyi biyolojik veri depoları varsa?

Journal of Chemical Information and Modeling dergisinde yayımlanan yeni bir makalede şöyle söyleniyor:

Kimyanın; farmakoloji, biyokimya ve yaşamın kökenlerini anlama çabalarına yönelik kısımlarında henüz araştırılmamış çok geniş alanları bulunuyor.

Araştırmacılar MOLGEN 5.0 isimli bir program kullanarak, veri depolamaya aday birçok molekülü tespit etmeyi başardılar. Öncelikle, nükleik asit benzeri bir bileşenin hangi yapı taşlarından oluşması gerektiğini tanımladılar. Bunun için, "bulanık" bir temel moleküler formül kullandılar. Ayrıca yapının da neye benzemesi gerektiğini tanımladılar: Bu bileşenleri okuyan bir diğer molekül, dizinin içeriğini veri olarak (örneğin DNA'da bu A, T, C, G, yani nükleobazlardır) algılayabilmelidir. Dahası, veri olarak tanımlanmış bu molekülü, yapı iskelesine bağlama noktalarını tanımlayabilmeli ve her bir molekülü birbirine bağlayarak daha büyük moleküller inşa edebilmelidir.

Sonrasında, Pipeline Pilot isimli bir diğer program kullanarak, aynı kimyasal formülleri kullanarak yeni yapılar inşa ettiler; böylece neleri gözden kaçırdıklarını tespit edebildiler. Son olaraksa, programların çıktılarını molekül veri tabanları ile kıyaslayarak, tasarladıkları moleküllerin halihazırda var olup olmadığına baktılar. Bir diğer bilgisayar programıyla da temel kimya yasalarının koyduğu kısıtları ihlal eden molekülleri elediler.

Aslında kimse bu molekülleri üretmedi. Makaleye göre bu çalışma, tüm nükleik asit benzeri moleküllerin uzayını listelemeye, saymaya ve tanımlamaya yönelik yapılan "ilk sistematik girişim".

Bilim insanları öncelikle RNA'ya benzer kimyasal formüle sahip olan ama farklı yapıya sahip olan basit molekülleri incelediler. RNA, DNA'nın tek şeritli kopyalarıdır ve protein üretimi için gereken bilgileri taşırlar. Bu noktadan yola çıkan araştırmacılar, giderek daha genel kimyasal formüllere ulaştılar ve genetik malzeme olarak kullanılabilecek kimyasal moleküllerin sayısına yönelik tam bir sayı çıkarmayı başardılar: Tam 1.160.990 farklı yapı! Araştırmanın yazarı ve Emory Üniversitesi baş kimyagerlerinden Jay Goodwin şöyle diyor:

Analog nükleositlerden yola çıkarak potansiyel ve alternatif genetik sistemler üzerinde çalışmak gerçekten heyecan verici. Bunlar, belki de farklı ortamlarda ortaya çıkmış ve evrimleşmiştir. Hatta bunların bir kısmı belki de Güneş Sistemi içindeki diğer gezegenlerde ve uydularda bulunuyor bile olabilir! Bu alternatif genetik sistemler, biyolojinin "merkezi dogma" konseptini yeni evrimsel yönlere doğru genişletebilir. Bu da, Dünya'da giderek zorlu hale gelen ortamlarda varlığı sürdürmeyi mümkün kılabilir.

Diğer olası genetik molekülleri bilmek, bilim insanlarının RNA ve DNA'nın kökenlerini ve bu moleküllerin Dünya'da neden bu şekilde olduklarını daha iyi anlamasını sağlayabilir. Ayrıca DNA-benzeri molekülleri biyolojik veri depoları olarak kullanmayı isteyen sentetik biyologlara da yardımcı olabilir.

Anlayacağınız, bu keşif oldukça heyecan verici. Harvard Tıp Fakültesi'nden genetik profesörü George Church şöyle diyor:

Bu makalede araştırmacılar, inanılmaz derecede detaylı bir analiz yapmayı başarmışlar. Böyle bir çalışma artık elimizin altında olduğu için, kimya komünitesinin burad belirlenen alternatif molekülleri üretmesi ve potansiyel kullanım alanlarını tespit etmeye başlaması fazla zaman almayacaktır.

Bir diğer deyişle, liste artık hazır. Bilim insanlarına düşen, bu listeye farklı noktalardan dahil olup, tespit edilen bu olası moleküllerin gerçek dünyada herhangi bir işe yarayıp yarayamayacağını tespit etmek.