Entliczek-pentliczek, świat pełen ludzików,
A w każdym ludziku, komórek bez liku,
W komórce jąderko, w jąderku moteczek,
Z małych, lecz ważnych piekielnie cząsteczek,
W cząsteczkach są geny, na życie przepisy,
Skręcone w postaci podwójnej helisy...

Nie tylko ludziki, ale w ogóle każdy żywy organizm ukrywa w swoich komórkach specjalne i wyjątkowo drogocenne cząsteczki zawierające szczegółowe informacje na temat jego budowy i zasad funkcjonowania. Mowa tu oczywiście o DNA i RNA, czyli tak zwanych kwasach nukleinowych. Budową przypominają one długie nitki lub mówiąc dokładniej łańcuchy, ponieważ, tak jak te ostatnie, składają się z połączonych ze sobą ogniw — nukleotydów. Poszczególne segmenty nie są jednak zawsze takie same, lecz występują w czterech różnych wariantach, a kolejność ich ułożenia stanowi zakodowany zapis zwany informacją genetyczną.

Rodzaj nukleotydów decyduje także o typie budowanej cząsteczki. Gdy zawierają one w sobie cukier dezoksyrybozę, tworzą tzw. kwasy dezoksyrybonukleinowe, czyli DNA przyjmujące postać podwójnej, skręconej helisy. Łańcuchy z rybozą budują natomiast jednoniciowe kwasy rybonukleinowe, znane nam lepiej pod skróconą nazwą RNA.

W przyrodzie występują jedynie dwa powyższe warianty. To, co dzieje się w laboratoriach, to już zupełnie inna sprawa. Jak donosi magazyn „Science", naukowcy z Medical Research Council (MRC) Laboratory of Molecular Biology (Cambridge, Anglia) zdołali stworzyć aż sześć dodatkowych typów kwasów nukleinowych, czyli tzw. XNA (ang. xeno-nucleic acids). Do ich produkcji wykorzystano naturalnie występujący enzym zwany polimerazą DNA. To właśnie ona wędruje wzdłuż pojedynczej nici kwasu dezoksyrybonukleinowego i sczytuje zawarte w niej informacje, a następnie na ich podstawie wyłapuje odpowiednie nukleotydy i łączy je ze sobą we właściwej kolejności. W normalnych warunkach wybiera ona jedynie zasady zawierające dezoksyrybozę. Naukowcy musieli więc zmienić jej działanie tak, aby stosowała do budowy również inne, wskazane przez nich nukleotydy. W ten sposób zamiast DNA enzym wytwarzał łańcuchy XNA.

Nowe cząsteczki są budowane na naturalnej matrycy, a zatem zawierają informację zgodną z oryginalnym zapisem. Składają się one jednak z innego budulca (przykładowo, ANA zawiera w sobie arabinozę, a TNA - treozę, itd.) i w związku z tym ich właściwości uległy zmianie. Między innymi wykazują one większą wytrzymałość na działanie szkodliwych enzymów, gwałtownych zmian temperatury i innych czynników, które byłyby w stanie zniszczyć naturalnie występujące struktury. Dzięki tej niesamowitej odporności można je będzie wykorzystać do różnych celów badawczych i medycznych, m.in. jako wskaźniki lub cząsteczki dostarczające leki do chorych komórek.

To jednak nie koniec niespodzianek. Jak wynika z najnowszych badań, XNA może nie tylko przechowywać zapisy informacji genetycznej, ale również ulegać replikacji w warunkach in vitro i ewoluować w wyniku naturalnej selekcji. Oznacza to, że dzięki swojemu odkryciu naukowcy są o krok bliżej do ulepszenia naturalnie występujących wzorców i stworzenia w laboratorium nowych form życia.

Przeciwnicy tego typu eksperymentów ostrzegają, że idąc dalej tym tropem sami stworzymy silną konkurencję dla własnych genów. Skoro bowiem DNA i RNA nie są jedynymi chemicznymi wariantami umożliwiającymi powstawanie życia, to tajemnicą pozostaje sposób w jaki uzyskały one monopol wśród ziemskich organizmów. Być może powodem nie są wcale ich wyjątkowe właściwości lecz zwykły zbieg okoliczności, który na zasadzie loterii wyróżnił te, a nie inne cząsteczki i pozwolił nam stać się dokładnie tym kim obecnie jesteśmy.

Artificial DNA moves closer to new life forms:

http://www.sciencemag.org/content/336/6079/341
http://www.rawstory.com/rs/2012/04/20/scientists-create-artificial-genetic-material-xna/
http://blogs.discovermagazine.com/notrocketscience/2012/04/19/synthetic-xna-molecules-can-evolve-and-store-genetic-information-just-like-dna/