Tutkijat löysivät vahingossa mikro-organismin, joka rikkoo elämän perussäännöt

Joskus tiede toimii niin: etsitään yhtä asiaa ja löydetään jotain aivan muuta. Juuri näin kävi tutkijaryhmälle Earlhamin instituutissa, kun he testasivat uutta yksisoluisten organismien DNA-sekvensointimenetelmää. Testieliöksi valikoitui mikroskooppinen alkueliö, joka oli kerätty lammesta Oxfordin yliopiston puistoalueelta. Tulokset olivat täysin odottamattomat.

Eliö, joka sai nimekseen Oligohymenophorea sp. PL0344, osoittautui aiemmin tuntemattomaksi lajiksi. Ja se lukee geneettistä koodia tavalla, jota ei ole koskaan aiemmin dokumentoitu.

Mitä geenikoodi oikeastaan on?

DNA toimii kuin ohjekirja solulle. Ensin geeni kopioidaan RNA:ksi, ja sitten RNA käännetään aminohapoiksi, joista rakentuu proteiineja. Tässä prosessissa niin sanotut stop-kodonit — TAA, TAG ja TGA — toimivat kuin piste lauseen lopussa. Ne kertovat solulle, että proteiinin rakentaminen loppuu tähän.

Nämä stop-kodonit ovat lähes universaaleja. Lähes kaikki elävät olennot käyttävät samaa järjestelmää, ja poikkeuksia tunnetaan vain kourallinen. Siksi koodia on pidetty yhtenä elämän perusperiaatteista.

Tämä eliö ei noudata sääntöjä

Oligohymenophorea sp. PL0344:ssä vain TGA toimii normaalisti stop-kodoninaan. TAA ja TAG on kytketty pois käytöstä pysäyttäjinä — ne koodaavat nyt aminohappoja. TAA tuottaa lysiiniä ja TAG glutamiinihappoa.

Se mikä tekee tästä erityisen poikkeuksellisen, on se että TAA ja TAG ovat aina aiemmin muuttuneet yhdessä ja koodanneet samaa aminohappoa. Nyt ne koodaavat eri aineita. Tätä yhdistelmää ei ole raportoitu koskaan aiemmin.

"Tämä on äärimmäisen epätavallista. Emme tiedä yhtäkään muuta tapausta, jossa nämä kaksi stop-kodonia olisi kytketty kahteen eri aminohappoon", sanoi tutkija Jamie McGowan Earlhamin instituutista.

Tutkimusryhmä löysi myös viitteitä siitä, miksi järjestelmä toimii: eliöllä on niin sanottuja suppressori-tRNA-geenejä, jotka vastaavat juuri näihin uudelleenmääriteltyihin kodoneihin. Lisäksi TGA-stop-kodoneita esiintyy tavallista enemmän, mikä voi korvata kahden muun pysäyttäjän katoamisen.

Löytö oli puhdas sattuma

Tutkijat eivät etsitäneet mitään tällaista. He halusivat vain testata, toimiiko heidän sekvensointimenetelmänsä pienillä näytemäärillä — myös yksittäisten solujen DNA:lla.

"On pelkkää tuuria, että valitsimme juuri tämän alkueliön testata menetelmäämme. Se osoittaa, mitä siellä on olemassa, ja kuinka vähän tiedämme alkueliöiden genetiikasta", McGowan totesi.

Alkueliöt ovat muutenkin genetiikan kannalta mielenkiintoinen ryhmä. Ne ovat eukaryootteja — eli solut ovat tumallisia kuten ihmisillä — mutta ne eivät ole eläimiä, kasveja eivätkä sieniä. Ryhmä on valtavan monimuotoinen: siihen kuuluu ameboja, leviä, piileviä, limahomeita ja merileväkin.

Tämä uusi eliö kuuluu väreellisiin alkueliöihin eli ripsieläimiin, jotka ovat jo ennestään tunnettuja geneettisistä poikkeuksistaan. Myöhemmissä tutkimuksissa on löydetty muistakin ripsieläimistä useita itsenäisiä tapauksia, joissa TAG-kodoni on muuttunut koodaamaan aminohappoa pysäyttämisen sijaan.

Mitä tämä tarkoittaa?

Geenikoodi ei olekaan niin muuttumaton kuin on ajateltu. Se on silti lähes universaali — mutta luonto tekee poikkeuksia, ja niitä löytyy lisää sitä mukaa kun tutkimusvälineet kehittyvät.

McGowan muistuttaa, että tiedemaailma yrittää laboratorioissa keinotekoisesti luoda uusia geneettisiä koodeja. Nyt käy ilmi, että luonto on jo keksinyt niitä itse — lammikossa Oxfordissa.