A földi élet meglehetősen egységes abban a tekintetben, hogy a genetikai kód gyakorlatilag egyformán épül fel. Minden élőlény genomja négyfajta nukleotid bázist tartalmaz, amelyek hármas csoportokban 20 aminosav valamelyikét kódolják, amelyek aztán a fehérjeszintézis során egymás után fűzve proteinekké állnak össze.

Ez az egyértelműnek látszó kép némileg bonyolódott, amikor pár évtizede kiderült, hogy vannak olyan DNS-vírusok, akik a megszokott négy nukleotid egyike helyett egy másikat használnak. A Science áprilisi számában három tanulmányban számol be három különböző kutatócsoport arról, hogy több tucat olyan vírust azonosítottak, amely ezt teszi, és a mögöttes mechanizmust is feltárták. A felfedezés érdekes kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, amit a genomika alapjairól tudni vélünk.

A szakértőket persze régóta izgatja, hogyan alakult volna az élet, ha a DNS-t felépítő négy bázis (adenin, timin, guanin, citozin) másként áll össze. Mi lett volna például, ha négynél több betűből áll össze a genetikai kód? Vagy ha azt más alapelemek alkotják? Egyes kutatók úgy próbálják ezt felderíteni, hogy szintetikus bázisokat próbálgatnak, és a megszokott 20-on kívül további aminosavakat vonnak be a fehérjeszintézisbe.

Azzal kapcsolatban ugyanakkor nagyjából egységes volt az álláspont, hogy mivel az organizmusok túlélése múlik azon, hogy a genetikai ábécé és a kód egyértelmű és intakt legyen, természetes körülmények között a „recept” alapelemeinek fixnek kell lenniük, valószínűleg évmilliárdok óta. Ezért is volt meglepetés, amikor 1977-ben egy szovjet kutatócsoport egy alternatív bázist talált egy bakteriofág vírus genomjában: a genetikai kódban minden adenin helyén 2-aminoadenin szerepelt, amelyet később Z bázisnak neveztek el.

A Z bázis minden tekintetben adeninként viselkedett, vagyis a timinnel kapcsolódott össze az ellenoldali DNS-szálban, és a fehérjeszintézis során is az adenin szerepét vette át az aminosavak kódolásakor. Ugyanakkor kémiailag különbözik a két nukelotid: a 2-aminoadenin tartalmaz egy extra csoportot, ami lehetővé teszi, hogy hármas hidrogénkötést alakítson ki a timinnel az adenin és a timin közti megszokott, két kötés helyett.

Ez a felfedezés kétségkívül érdekes volt, de izolált esetnek tűnt, és szinte a feledés homályába veszett. Egészen 2000 környékéig, amikor Philippe Marlière francia genetikus és társai újra vizsgálni kezdték a szovjetek által azonosított bakteriofágot, illetve módszeresen más hasonló vírusok után kezdtek kutatni. Idővel két másik kutatócsoport, egy amerikai és egy kínai is bekapcsolódott a keresésbe.

Az elmúlt 15 év eredményeit összefoglaló, most megjelent tanulmányokban a szakértők több mint 200 olyan fágról számolnak be, amelyben megtalálható a Z bázis. Továbbá megtalálták azt az enzimet is, amely a Z létrehozásáért felel, illetve egy másikat, amely pedig a szabad adenin lebontását segíti elő, arra bátorítva a sejteket, hogy a Z-t építsék be a DNS-be. A legnagyobb meglepetés pedig az volt, hogy ezek a vírusok egy olyan polimeráz enzimmel is rendelkeznek, amely a Z-t a timinnel párosítja a DNS replikációjakor.

A most feltárt rendszer azért rendkívül érdekes, mert arra épül, hogy a DNS egyik alapeleme megkerülhető legyen: az enzimek segítségével az adenin szelektíven kizáródik a DNS szintéziséből, és helyette egy másik bázis kerül be a szerkezetbe. Az átprogramozásnak fontos szerepe van: a vizsgálatok szerint a bakteriofágok azért használják Z-t és más módosított bázisokat, hogy elkerüljék a baktériumok védekező mechanizmusait.

De ezen túl a váltásnak más előnyei is lehetnek, amelyeket még csak most kezdenek felderíteni a kutatók. Elképzelhető például, hogy a három hidrogénkötéssel a DNS stabilabbá, merevebbé válik, vagyis fizikai tulajdonságai is változnak. Szintén kérdés, hogy az ilyen váltások mennyire lehetnek elterjedtek az élővilágban. Ahogy a szakértők hangsúlyozzák, a földi mikrobák javát jelenleg képtelenség laborkörülmények között tenyészteni, így könnyen előfordulhat, hogy az alternatív bázisok használata túlnyúlik a vírusokon, és a mikrobákban is jellemző.