I ett forskningsgenombrott finansierat av NASA, forskare har syntetiserat ett molekylärt system som, som DNA, kan lagra och överföra information. Denna oöverträffade bedrift antyder att det kan finnas ett alternativ till DNA-baserat liv, som vi känner det på jorden – ett genetiskt system för liv som kan vara möjligt i andra världar.

Detta nya molekylära system, som inte är en ny livsform, föreslår att forskare som letar efter liv bortom jorden kan behöva tänka om vad de letar efter. Forskningen visas i torsdagens upplaga av Vetenskap Tidskrift.

DNA är en komplex molekyl som lagrar och överför genetisk information, överförs från förälder till avkomma i alla levande organismer på jorden, och dess komponenter inkluderar fyra nyckelingredienser som kallas nukleotider – alla standard för livet som vi känner det. Men, hur är det med livet i andra världar?

"Livsdetektering är ett allt viktigare mål för NASA:s planetariska vetenskapsuppdrag, och detta nya arbete kommer att hjälpa oss att utveckla effektiva instrument och experiment som kommer att utöka omfattningen av det vi letar efter, sa Lori Glaze, tillförordnad chef för NASA:s Planetary Science Division.

Ett sätt att föreställa sig vilka typer av främmande strukturer som finns i andra världar är att försöka skapa något främmande på jorden. Ett team av forskare, ledd av Steven Benner vid Foundation for Applied Molecular Evolution i Alachua, Florida, framgångsrikt uppnått tillverkningen av ett nytt informationsmolekylärt system som är som DNA, förutom inom ett nyckelområde:Den nya molekylen har åtta informativa ingredienser istället för fyra.

Det syntetiska DNA:t inkluderar de fyra nukleotider som finns i jordens liv - adenin, cytosin, guanin, och tymin – men också fyra andra som efterliknar strukturerna hos informationsingredienserna i vanligt DNA. Resultatet är en dubbelhelixstruktur som kan lagra och överföra information.

Benners team, som samarbetade med laboratorier vid University of Texas i Austin, Indiana University Medical School i Indianapolis, och DNA-programvara i Ann Arbor, Michigan, kallade deras skapelse "hachimoji" DNA (från japanska "hachi, "betyder" åtta, " och "moji, " som betyder "bokstav"). Hachimoji DNA uppfyller alla strukturella krav som tillåter vårt DNA att lagra, överföra och utveckla information i levande system.

"Genom att noggrant analysera formens roller, storlek och struktur i hachimoji DNA, detta arbete utökar vår förståelse för de typer av molekyler som kan lagra information i utomjordiskt liv på främmande världar, sa Benner.

Forskare har mycket mer att göra i frågan om vilka andra genetiska system som skulle kunna fungera som grunden för livet, och var sådana exotiska organismer kunde hittas. Dock, denna studie öppnar dörren till ytterligare forskning om hur livet kan strukturera sig i miljöer som vi anser vara ogästvänliga, men som kanske vimlar av livsformer vi ännu inte har föreställt oss.

"Att införliva en bredare förståelse för vad som är möjligt i våra instrumentdesign och uppdragskoncept kommer att resultera i en mer inkluderande och, därför, mer effektivt sökande efter liv bortom jorden, sa Mary Voytek, senior forskare för astrobiologi vid NASA:s högkvarter.

Ett av NASA:s mål är att söka efter liv på andra planeter som Mars, där det en gång var rinnande vatten och en tjock atmosfär, eller månar i det yttre solsystemet som Europa och Enceladus, där stora vattenhav väller under tjocka lager av is. Tänk om livet på dessa världar inte använder vårt DNA? Hur kunde vi känna igen det? Detta nya DNA kan vara nyckeln till att besvara dessa frågor och många fler.

Detta arbete intresserar också de som är intresserade av information som en del av livet.

"Upptäckten att DNA med åtta nukleotidbokstäver är lämpligt för att lagra och överföra information är ett genombrott i vår kunskap om de möjligheter som krävs för livet, sa Andrew Serazin, president för Templeton World Charity Foundation i Nassau, Bahamas, som också stödde detta arbete. "Detta ger ett stort bidrag till strävan som stöds av Templeton World Charity Foundation för att förstå den grundläggande roll som information spelar i både fysik och biologi."