«Ми виявили, що деякі організми знак зупинки не сприймають як знак зупинки» - Едді Рубін.
Всі організми на Землі використовують генетичний код - мову, на якій плани будівництва білків закодовані в ДНК. Передбачалося, що існує тільки один «канонічний» код і для будь-якого організму «слово» генетичної мови має однакове значення. Виявлені раніше кілька організмів з відступом від канонічного способу кодування спадкової інформації розглядалися як еволюційна дивина, що рідко зустрічається екзотика. Але ця парадигма поставлена під сумнів відкриттям великої кількості винятків з канонічного генетичного коду, зробленим групою дослідників US Department of Energy Joint Genome Institute (DOE JGI), звіт про який опублікований 23 травня 2014 року в журналі Science.
"Ми виходили з того, що код або словник, який використовується організмами, є загальним, застосовним для всього древа життя, з зникаюче небагатьма винятками, - говорить директор DOE JGI Едді Рубін, автор публікації. - Ми довели, що це не так. Існує значна частина живих організмів, яка використовує інший словник, так що одне слово означає різні речі у різних організмів ".
Це дослідження було проведено в рамках великого проекту DOE JGI, суть якого - вивчення «бактеріальної темної матерії». Це величезна кількість мікробів, їх важко, а то й неможливо культивувати і вивчати в лабораторії, але вони заповнюють майже всі середовища - від кишечника людини до дна океану. Близько 99% всіх видів мікроорганізмів на Землі потрапляють в цю категорію, їх не вивчають в лабораторіях, але вони не тільки є основою екологічні процесів, таких як кругообіг вуглецю та інші харчові цикли на суші і у воді, але навіть впливають на клімат.
Сучасні методи досліджень дозволяють створити генетичну карту окремого мікроорганізму. Це дозволило почати вивчення того, як генетичний код працює в дикій природі.
Минуло 60 років з моменту відкриття структури ДНК і появи центральної догми молекулярної біології, згідно з якою ДНК служить матрицею для РНК і чотири нуклеотиди утворює 64 кодони - одиниць генетичного коду, що складаються з трьох нуклеотидів. 61 кодон кодує певні амінокислоти, а 3 залишилися (UGA, UAG і UAA) сигналізують про зупинку трансляції поліпептидного ланцюга і називаються стоп-кодонами.
Коли організм будує білок за інструкцією, що міститься в ДНК, і зустрічає один з трьох стоп-кодонів, це означає, що синтез білка завершено.
«Це свого роду» знак зупинки «, - розповідає Рубін. - Але наше дослідження показало, що для деяких організмів знак зупинки не є таким, а є частиною інструкції з додавання амінокислот».
За словами дослідників, бактерій з неканонічною мовою генетичного коду дуже багато, до десяти відсотків у деяких середовищах. Важливим відкриттям стало виявлення бактеріофагів і вірусів, що володіють генетичним словником, який не збігається зі словником клітини-господаря. Це ставить перед вченими завдання визначити, які молекулярні трюки роблять можливим розмноження таких вірусів.