Er zijn meerdere manieren om een gen te maken. Waarom we dan toch uit DNA bestaan, kan een louter scheikundig toeval zijn.
Niet alle leven hoeft op DNA te berusten. Dat zeggen onderzoekers die twee nieuwe versies van het iconische molecuul hebben gemaakt. Hun synthetische versies hebben dezelfde beroemde vorm van een dubbele helix, maar zijn ofwel iets dunner of juist dikker dan het origineel. ‘Dit veegt de vloer aan met alle regeltjes die je op school leert,’ zegt Steven Benner van de Foundation for Applied Molecular Evolution in Alachua, Florida. Het impliceert namelijk dat buitenaards leven uit alternatieve genetische moleculen kan bestaan.
In DNA liggen onze genen besloten. Die genen, die ons lichaam vertellen hoe het moet groeien, krijgt ieder kind van zijn ouders mee. De structuur van DNA werd in 1953 beschreven door James Watson en Francis Crick, met een belangrijke bijdrage van Rosalind Franklin. Watson en Crick beseften dat DNA bestaat uit twee lange strengen van nucleotiden die om elkaar heen draaien. Die twee strengen worden bijeengehouden door basenparen van twee aan elkaar verbonden nucleobasen, met steeds één base op elke streng. Er zijn vier soorten nucleobasen, die alleen op een specifieke manier gepaard kunnen zijn: adenine met thymine en guanine met cytosine. De informatie in onze genen is gecodeerd in de volgorde van die basenparen.
Nu hebben Benner en zijn collega’s verschillende alternatieve DNA-moleculen gemaakt, waarin ze enkele van de gebruikelijke nucleobasen hebben vervangen door verschillende combinaties van acht gelijksoortige moleculen. Dat resulteerde in DNA-achtige moleculen, waarvan sommige fysiek dunner waren dan het standaard-DNA en andere juist dikker. Maar allemaal vervulden ze de cruciale functie van DNA: als twee onverenigbare nucleobasen aan elkaar werden gepaard, werd de foute nucleobase snel afgestoten en vervangen door de juiste. Op die manier zorgt DNA ervoor dat onze genen niet worden verminkt. Het gemodificeerde DNA deed dat dus ook. ‘Daar keek ik wel van op,’ zegt Benner.
Het is niet de eerste keer dat kunstmatig DNA net zo goed blijkt te werken als oorspronkelijk DNA. Philipp Holliger van het MRC Laboratory of Molecular Biology in het Engelse Cambridge maakte XNA. Dat bevat wel dezelfde nucleobasen als DNA, maar met andere strengen als drager. Genen kunnen van DNA naar XNA worden gekopieerd en vice versa. En Floyd Romesberg van het Scripps Research Institute in het Californische La Jolla maakte DNA met zes basenparen: de vier oorspronkelijke plus twee synthetische. In 2014 slaagde hij erin om ze alle zes actief te krijgen in bacteriën.
Buitenaardse wezens
Maar het nieuwe synthetische DNA overtreedt één belangrijke, door Watson en Crick geformuleerde regel waar deze eerdere modificaties zich wel aan hielden. In normaal DNA is
een van de twee gepaarde nucleobasen altijd groter dan de ander. Adenine is bijvoorbeeld groot en zijn partner thymine is klein. Zelfs bij het synthetiseren van ongebruikelijk grote nucleobasen hielden onderzoekers dit altijd in acht. Maar nu zijn er kleine nucleobasen aan kleine gepaard in het dunne DNA, en grote basen aan grote in het dikke DNA. En het werkt allebei. ‘Er is geen dwingende reden voor een systeem waarin de kleine nucleobasen alleen aan de grote kunnen worden gepaard,’ zegt Millie Georgiadis van de Indiana-universiteit in Indianapolis. Er zijn blijkbaar meerdere manieren om een gen
te maken.
‘Dat werpt natuurlijk de vraag op waarom wij dan toch uit DNA bestaan,’ zegt Holliger. Mogelijk heeft DNA een subtiel voordeel ten opzichte van de alternatieven, maar hij vermoedt dat het gewoon scheikundig toeval is: ‘Wij bestaan uit deze bouwstenen omdat die toevallig voorhanden waren.’ Dat betekent dat er bij de zoektocht naar buitenaards leven naar meer moet worden gezocht dan alleen DNA. ‘We hebben nu geen goede scheikundige reden om ervan uit te gaan dat het genoom van buitenaardse wezens, mochten we die ooit tegenkomen,
op DNA zal berusten,’ zegt Holliger.
Auteur: Michael Marshall
New Scientist
Verenigd Koninkrijk | weekblad | oplage 82.000
Een van de beste en meest toegankelijke wetenschapstijdschriften ter wereld. Stimulerend, met veel aandacht voor het milieu en industriële vernieuwing.
