طبیعت به طور پیوسته در حال تکامل است- محدودیت هایش تنها با دگرگونی هایی که زیست پذیری گونه ها را به خطر می اندازد تعیین می شود. تحقیق درباره ی مبدا و گسترش کد ژنتیکی برای توضیح تکامل زندگی بنیادی است. در مجله ی Science Advances، یک تیم متشکل از زیست شناسانی که در این زمینه تخصص دارند، محدودیتی را توضیح می دهند که مانند ترمزی جلوی پیشرفت بیشتر کد ژنتیکی را می گیرد. این مجموعه ای از قوانین جهانی است که تمام موجودات زنده بر روی زمین برای ترجمه ی توالی ژنتیکی اسید های نوکلئیک به توالی اسید های آمینه از آنها استفاده می کنند. اسیدهای آمینه خود پروتئین هایی را تشکیل میدهند که عملکردهای سلولی را به عهده می گیرد.
این مطالعه توسط محقق "لویز ریباس پوپلانا" از موسسه ی IRB رهبری می شد و "فئودر کاندراشو" از مرکز قوائد ژئوم و "مودتسو اُرُزکو" از موسسه IRB در آن همکاری داشتند. این تیم از دانشمندان ثابت کردند که کد ژنتیکی برای در برگرفتن حداکثر 20 اسید آمینه تکامل یافته و اینکه قادر به رشد بیشتر نبوده است. این به دلیل محدودیت عملکرد RNA ناقل است.
نویسندگان مقاله توضیح می دهند که مکانیسمی که ژن ها را به پروتئین ترجمه می کند قادر به تشخیص بیش از 20 اسید آمینه نیست، زیرا آنها با یکدیگر اشتباه می کند که می تواند به جهش دائمی در پروتئین ها و بنابراین ترجمه ی نادرست اطلاعات ژنتیکی و به گفته ی ریباس "پیامد های فاجعه بار" منجر شود. او می گوید سنتز پروتئین بر اساس کد ژنتیکی، یک ویژگی قطعی از دستگاه های زیستی است و اطمینان یافتن از ترجمه وفادارانه ی اطلاعات ضروریست.
منشا اشباع کد ژنتیکی، در RNA ناقل است، مولکول هایی که مسئول تشخیص اطلاعات ژنتیکی و اسید آمینه مربوطه به ریبوزوم هستند، محلی که زنجیره ی اسید آمینه ها به پروتئین تبدیل می شود و این را با دنبال کردن اطلاعاتی که در یک ژن مورد نظر کدگذاری شده انجام می دهند. اما حفره ی ریبوزوم که RNA ناقل باید در آن جای گیرند، به این معنی است که این مولکول ها باید یک شکل L مانند به خود گیرند و امکان تغییر بسیار اندکی بین آنها وجود دارد.
ریباس توضیح می دهد: "به نفع این سیستم بود که اسید آمینه های جدید ساخته می شد، زیرا در واقع ما بیشتر از 20 اسید آمینه ای که داریم استفاده می کنیم، اما اسید آمینه های اضافی از طریق مسیرهای بسیار پیچیده ای ملحق می شوند که به کد ژنتیکی متصل نیستند و نقطه ای فرا رسید که طبیعت قادر به ایجاد RNA های ناقل جدید نبود که به اندازه ی کافی با آنها که از پیش موجود بودند تفاوت داشته باشد و مشکلی در شناسایی اسید آمینه درست ایجاد نشود. این هنگامی روی داد که تعداد به 20 اسید آمینه رسیده بود."
یکی از اهداف زیست شناسی مصنوعی افزایش کد ژنتیکی و بهبود آن برای ساخت پروتئین هایی با اسید آمینه های بیشتر به منظور دستیابی به عملکرد های جدید است. بدین جهت محققان موجودات زنده ای مانند باکتری ها را در شرایط کاملا کنترل شده برای تولید پروتئین هایی با ویژگی های تعیین شده به کار می گیرند. ریباس در نتیجه گیری بیان میکند: "اما انجام این کار بسیار دشوار است و تحقیق ما نشان می دهد که چنانچه می خواهیم به سیستم های موثرتر بیوتکنولوژی دست یابیم، باید از تضادِ تشخیص بین RNA های ناقل مصنوعی طراحی شده در آزمایشگاه و RNA های ناقل موجود اجتناب کنیم."
ترجمه بیگ بنگ از Dailygalaxy
