सभी ज्ञात जीवन 4 डीएनए अक्षरों का उपयोग करते हैं; यूसी सैन डिएगो ने दिखाया कि एक मौजूदा जीवाणु एंजाइम 8 को सटीक रूप से पढ़ और लिख सकता है, जो सिंथेटिक अक्षरों के साथ आनुवंशिक वर्णमाला को दोगुना कर देता है। |

डीएनए की प्रतिनिधि छवि

पृथ्वी पर सभी जीवन, बैक्टीरिया से लेकर ब्लू व्हेल तक, अपने आनुवंशिक निर्देश समान चार-अक्षर वर्णमाला का उपयोग करके लिखते हैं। ये चार डीएनए आधार, जिन्हें आमतौर पर ए, टी, सी और जी कहा जाता है, जीवन के लिए आवश्यक जानकारी को संग्रहीत करने और प्रसारित करने के लिए पूर्वानुमानित तरीकों से जुड़ते हैं। अब, यूसी सैन डिएगो के शोधकर्ताओं ने उस सार्वभौमिक कोड से परे एक साहसिक कदम उठाया है। नए प्रयोगों में, उन्होंने दिखाया कि एक मौजूदा जीवाणु एंजाइम डीएनए को सटीक रूप से पढ़ और ट्रांसक्रिप्ट कर सकता है जिसमें चार अतिरिक्त, सिंथेटिक अक्षर शामिल हैं, जो प्रभावी रूप से आनुवंशिक वर्णमाला को दोगुना कर देते हैं। जैसा कि साइंसडेली द्वारा रिपोर्ट किया गया है, काम से पता चलता है कि प्रयोगशाला में एंजाइमों को फिर से डिजाइन किए बिना जीवन की मशीनरी का विस्तार किया जा सकता है, जिससे सिंथेटिक जीव विज्ञान, चिकित्सा और जीवन क्या हो सकता है, इसकी हमारी समझ के लिए नई संभावनाएं खुलती हैं।प्राकृतिक चार अक्षर वाला कोडजीवन की कहानी, जैसा कि हम जानते हैं, केवल चार रासायनिक पात्रों की भाषा में लिखी गई है। डीएनए में, एडेनिन थाइमिन के साथ जुड़ता है, और साइटोसिन गुआनिन के साथ जुड़ता है, जिससे डबल हेलिक्स का निर्माण होता है। जब एक कोशिका विभाजित होती है, तो इन आधार युग्मों को अद्भुत निष्ठा के साथ कॉपी किया जाता है, जिससे जीव अपनी आनुवंशिक जानकारी अगली पीढ़ी तक पहुंचा सकते हैं। इन आधारों का क्रम यह निर्धारित करता है कि कोशिका कौन सा प्रोटीन बनाती है और प्रोटीन शरीर में लगभग सभी कार्य करते हैं। यह चार अक्षर प्रणाली इतनी अधिक संरक्षित है कि यह हर ज्ञात जीव में पाई जाती है। यह पृथ्वी पर जीवन की सामान्य उत्पत्ति के सबसे मजबूत सबूतों में से एक है। दशकों से, वैज्ञानिकों ने सोचा है कि क्या यह कोड जीव विज्ञान के लिए एक मूलभूत आवश्यकता है या सिर्फ एक ऐतिहासिक दुर्घटना है जो विकास के आरंभ में तय हो गई थी। यदि आनुवंशिक वर्णमाला का विस्तार किया जा सकता है, तो यह सुझाव देगा कि प्रकृति द्वारा अब तक उपयोग किए गए निर्देशों की तुलना में समृद्ध निर्देशों के साथ जीवन संभव हो सकता है।वर्णमाला में नए अक्षर जोड़नाहाल के वर्षों में, रसायनज्ञों ने सिंथेटिक डीएनए आधार तैयार किए हैं जो प्राकृतिक चार के साथ बैठ सकते हैं और एक दूसरे के साथ स्थिर जोड़े बना सकते हैं। ये अतिरिक्त अक्षर, जिन्हें अक्सर सरलीकृत विवरण में एक्स और वाई के रूप में संदर्भित किया जाता है, में ए, टी, सी और जी की तुलना में अलग आकार और रासायनिक गुण होते हैं, लेकिन वे अभी भी डीएनए डबल हेलिक्स में फिट हो सकते हैं। जब डीएनए स्ट्रैंड में शामिल किया जाता है, तो वे नए कोडन की क्षमता पैदा करते हैं, तीन अक्षर वाली इकाइयाँ जो प्रोटीन संश्लेषण के दौरान अमीनो एसिड निर्दिष्ट करती हैं। चुनौती सिर्फ इन सिंथेटिक आधारों को बनाने की नहीं है, बल्कि कोशिका की अपनी मशीनरी को आनुवंशिक कोड के वैध भागों के रूप में व्यवहार करने की भी है। डीएनए को पोलीमरेज़ नामक एंजाइम द्वारा कॉपी किया जाना चाहिए, और परिणामी आरएनए को प्रोटीन बनाने के लिए अन्य आणविक मशीनों द्वारा पढ़ा जाना चाहिए। यदि ये एंजाइम नए अक्षरों पर ठोकर खाते हैं, तो त्रुटियाँ आ जाती हैं और सिस्टम टूट जाता है। प्रारंभिक प्रयोगों से पता चला कि कुछ इंजीनियर पोलीमरेज़ विस्तारित वर्णमाला को संभाल सकते हैं, लेकिन उन्हें अक्सर पर्याप्त रीडिज़ाइन की आवश्यकता होती है और अभी भी सटीकता के साथ संघर्ष करना पड़ता है।एक जीवाणु एंजाइम जो पहले से ही जानता है कि कैसेयूसी सैन डिएगो का नया काम एक आश्चर्यजनक मोड़ जोड़ता है। आठ अक्षर वाले डीएनए को संभालने के लिए एक बिल्कुल नए एंजाइम की इंजीनियरिंग करने के बजाय, शोधकर्ताओं ने एक मौजूदा जीवाणु एंजाइम का परीक्षण किया जो पहले कभी सिंथेटिक आधारों के संपर्क में नहीं आया था। उन्होंने पाया कि यह प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला पोलीमरेज़ प्राकृतिक चार अक्षरों और चार सिंथेटिक परिवर्धन वाले डीएनए को सटीक रूप से पढ़ सकता है, और उस जानकारी को उच्च निष्ठा के साथ आरएनए में स्थानांतरित कर सकता है।यह परिणाम महत्वपूर्ण है क्योंकि यह बताता है कि विस्तारित आनुवंशिक वर्णमाला के साथ काम करने की क्षमता के लिए पूरी तरह से नए आणविक आविष्कारों की आवश्यकता नहीं हो सकती है। एंजाइम की सक्रिय साइट, वह क्षेत्र जहां डीएनए पढ़ा और कॉपी किया जाता है, सटीकता खोए बिना अतिरिक्त अक्षरों को समायोजित करने के लिए पर्याप्त लचीला प्रतीत होता है। अनिवार्य रूप से एंजाइम सिंथेटिक आधारों के साथ ऐसा व्यवहार करता है जैसे कि वे एक ही भाषा में बस अधिक अक्षर हों, उन्हें बिना किसी भ्रम के ए, टी, सी और जी के साथ कॉपी करता है। प्रयोग नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों के तहत शुद्ध एंजाइमों और अच्छी तरह से परिभाषित डीएनए टेम्पलेट्स के साथ किए गए थे। यह आठ अक्षरों वाले डीएनए पर जीवित जीव से बहुत दूर है, लेकिन यह सिद्धांत का एक महत्वपूर्ण प्रमाण है। यह दर्शाता है कि आनुवंशिक जानकारी के प्रवाह में कम से कम एक महत्वपूर्ण कदम प्रकृति में पहले से मौजूद मशीनरी का उपयोग करके दोगुनी वर्णमाला के साथ काम कर सकता है।वर्णमाला को दोगुना करना क्यों मायने रखता है?डीएनए की वर्णमाला को चार अक्षरों से आठ तक विस्तारित करने से आनुवंशिक कोड में संग्रहीत क्षमता में व्यापक वृद्धि होती है। चार अक्षर प्रकृति को 64 तीन अक्षरों का संयोजन देते हैं, जो हमारे 20 मानक अमीनो एसिड को आसानी से संभाल लेता है। आठ अक्षरों पर जाएं, और वे विकल्प सैकड़ों में पहुंच जाएंगे। वह अतिरिक्त गुंजाइश जांचकर्ताओं को कस्टम अमीनो एसिड से भरे नए प्रोटीन बनाने के लिए कोशिकाओं को प्रोग्राम करने में सक्षम बनाती है। अंतिम परिणाम लक्षित दवाएं, विशेष औद्योगिक एंजाइम, या खरोंच से निर्मित नवीन सामग्री, साथ ही स्वच्छ आनुवंशिक सर्किट हो सकते हैं जो सामान्य सेलुलर प्रक्रियाओं को गड़बड़ किए बिना चलते हैं।गहरे स्तर पर, यह जीव विज्ञान की सीमाओं को फिर से परिभाषित करता है। यदि एक प्राकृतिक एंजाइम आठ अक्षरों को संभाल सकता है, तो हमारा चार-अक्षर वाला आनुवंशिक कोड एक सख्त रासायनिक नियम नहीं है। यह महज़ एक विकासवादी सिक्का उछालने जैसा हो सकता है। यह रोमांचकारी संभावनाओं को खोलता है: विदेशी जीवन पूरी तरह से अलग वर्णमाला पर काम कर सकता है, या पृथ्वी पर शुरुआती जीवों ने आज हमारे पास मौजूद प्रणाली पर बसने से बहुत पहले अन्य अक्षरों का परीक्षण किया होगा।सिंथेटिक जीव विज्ञान और चिकित्सा के लिए निहितार्थनाजुक, पुनः इंजीनियर किए गए एंजाइमों के बजाय मानक एंजाइमों का उपयोग सिंथेटिक जीव विज्ञान के लिए एक बड़ी बाधा को दूर करता है। शोधकर्ता अप्रत्याशित प्रयोगशाला-निर्मित उपकरणों को छोड़ सकते हैं और उन जैविक मशीनरी से चिपके रह सकते हैं जिन्हें वे पहले से ही समझते हैं। यह शॉर्टकट इंजीनियर कोशिकाओं को बहुत आसान बनाता है जो स्वाभाविक रूप से सिंथेटिक आनुवंशिक कोड को संभालते हैं।चिकित्सा में, आठ अक्षरों की वर्णमाला चतुर नई संभावनाओं को खोलती है। वैज्ञानिक ऐसे चिकित्सीय जीन डिज़ाइन कर सकते हैं जो अवांछित दुष्प्रभावों के बिना कोशिका की प्राकृतिक सुरक्षा को दरकिनार कर दें। अन्य पत्र भी जीवित कोशिकाओं पर नज़र रखने या नैदानिक ​​​​परीक्षणों को उन्नत करने के लिए आदर्श आणविक टैग बनाते हैं। स्वास्थ्य से परे, यह डिजिटल डेटा भंडारण को बढ़ावा देता है। डीएनए पहले से ही एक अविश्वसनीय रूप से कॉम्पैक्ट संग्रह माध्यम है, लेकिन इसकी वर्णमाला को दोगुना करने से हर एक स्ट्रैंड में बहुत अधिक जानकारी मिलती है।सावधानियाँ और खुले प्रश्नविस्तारित कोड को संभालने के लिए एक एंजाइम प्राप्त करना पहली बाधा है। किसी कोशिका को वास्तव में जीवित रहने और सिंथेटिक डीएनए के साथ कार्य करने के लिए, उसकी बाकी आंतरिक मशीनरी को सहयोग करना पड़ता है। इसे नए कोड की प्रतिलिपि बनाने, क्षति की मरम्मत करने और बिना किसी गड़बड़ी के प्रोटीन बनाने की आवश्यकता है। अन्य आवश्यक एंजाइम यहां परीक्षण किए गए एकल पोलीमरेज़ के समान क्षमाशील नहीं हो सकते हैं। वास्तविक सुरक्षा जोखिम भी हैं। यदि इंजीनियर जीव कभी बच गए या जंगली प्रजातियों के साथ आनुवंशिक सामग्री की अदला-बदली कर ली, तो परिणाम पूरी तरह से अप्रत्याशित हो सकते हैं। वैज्ञानिकों को इसे टेस्ट ट्यूब से निकालकर जीवित प्रणालियों में ले जाने से पहले बुलेटप्रूफ रोकथाम रणनीतियों और गंभीर सुरक्षा जांच की आवश्यकता होगी।जीवन की संभावनाओं का एक व्यापक दृष्टिकोणयूसी सैन डिएगो की यह खोज डीएनए के बारे में मानक सोच को चुनौती देती है। जीवन का चार-अक्षर वाला आनुवंशिक कोड कोई अटल नियम नहीं है; यह केवल एक सेटअप है जो काम करता है। यह साबित करके कि एक प्राकृतिक एंजाइम आठ अक्षरों को संसाधित कर सकता है, शोधकर्ताओं ने प्राकृतिक और प्रयोगशाला-निर्मित जीवविज्ञान के बीच की रेखा को धुंधला कर दिया है। एक विस्तारित आनुवंशिक टूलकिट की मशीनरी हमेशा जीवित कोशिकाओं के अंदर छिपी हुई थी। अभी के लिए, यह प्रारंभिक चरण का विज्ञान बना हुआ है। लेकिन यह दिखाना कि जीवन की आणविक भाषा एक वर्ग से शुरू किए बिना भी विकसित हो सकती है, बहुत बड़ी बात है। जैसे-जैसे तकनीकों में सुधार होता है, विस्तारित वर्णमाला पर चलने वाले जीव आसानी से एक आकर्षक प्रयोगशाला प्रयोग से व्यावहारिक बायोटेक उपकरणों में स्थानांतरित हो सकते हैं।