У світі біології є речі, які здаються незмінними. Одна з них — спосіб, у який будується ДНК. Довгий час вважалося, що для її створення обов’язково потрібен «шаблон» — тобто вже існуюча молекула, з якої копіюється нова. Але нове дослідження показало: природа здатна діяти набагато винахідливіше.
Команда вчених зі Stanford University відкрила механізм, який раніше вважався неможливим. Виявилося, що певний фермент може створювати ДНК без жодного зовнішнього зразка. Іншими словами, він сам стає «інструкцією» для побудови нової молекули.
Зазвичай у клітинах працюють ферменти, відомі як полімерази. Вони «читають» існуючий ланцюг ДНК і на його основі збирають новий. Це фундаментальний процес, який лежить в основі розмноження клітин, відновлення пошкоджень і передачі генетичної інформації.
Але дослідники звернули увагу на особливий механізм, який використовують бактерії, зокрема Escherichia coli, для захисту від вірусів. У цьому процесі задіяна система DRT3 — складний «набір інструментів», що допомагає клітині боротися з атаками.
Найбільше здивування викликав один із компонентів цієї системи — фермент Drt3b. Він виявився здатним синтезувати ДНК без класичного шаблону. Його власна структура фактично визначає, якою буде нова послідовність. Тобто білок сам виступає як креслення для побудови генетичного матеріалу.
Це суперечить звичному уявленню про те, як працює життя. Раніше вважалося, що інформація завжди рухається в одному напрямку: від ДНК до білків. А тут виходить, що білок може сам створювати ДНК, керуючись власною будовою.
Хоча це відкриття не перевертає всю біологію з ніг на голову, воно суттєво розширює наше розуміння можливостей живих систем. Воно також може допомогти пояснити, як еволюція знаходить нові шляхи для адаптації та виживання.
Цікаво, що подібні відкриття вже не раз ставали основою для технологічних проривів. Наприклад, система CRISPR спочатку також була лише механізмом захисту бактерій від вірусів, а згодом стала революційним інструментом редагування генів.
У випадку з Drt3b перспективи поки що лише окреслюються. Вчені ще не до кінця розуміють, як саме бактерії використовують цей механізм у природі. Але не виключено, що в майбутньому його вдасться адаптувати для створення штучної ДНК або нових біотехнологій.
Також залишається багато запитань: як виник цей механізм у ході еволюції, наскільки він поширений серед різних бактерій і чи можна його «перепрограмувати» для практичного застосування.
Одне можна сказати точно: життя знову довело, що воно значно складніше й винахідливіше, ніж ми уявляли. І навіть такі базові речі, як ДНК, можуть приховувати несподівані сюрпризи. Дослідження було опубліковано в журналі Science.