Cameron Merritt
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Há bilhões de anos, as moléculas de uma Terra tumultuada e sem vida se misturaram, formando as primeiras formas de vida. Eons depois, uma forma de vida maior e mais inteligente está se concentrando em experimentos de laboratório tentando entender seus próprios primórdios.
Enquanto alguns dizem que a vida emergiu de cadeias simples de moléculas, outros dizem que as primeiras reações químicas formaram RNA auto-replicante. Parente do DNA, o RNA atua como um decodificador ou mensageiro da informação genética. [7 teorias sobre a origem da vida]
Um novo estudo fornece evidências para a ideia do RNA, que é conhecida como a "hipótese do mundo do RNA". Mas pelo menos um ingrediente no RNA inicial pode diferir do que é encontrado na forma moderna, um grupo de cientistas relatou em 3 de dezembro na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
O RNA moderno, ao lado de seu esqueleto de açúcar e fosfato, é feito de quatro blocos de construção principais: nucleobases chamadas adenina (A), citosina (C), guanina (G) e uracila (U).
Mas acontece que o RNA inicial pode ter tido uma nucleobase que não faz parte da forma moderna.
Em minúsculos tubos de plástico, os pesquisadores colocaram água, um pouco de sal, tampão para manter o pH básico e íons de magnésio para acelerar as reações. Essas condições são semelhantes às encontradas em um lago ou lagoa de água doce, um lago de cratera ou o tipo de lago ou piscina encontrada em regiões vulcânicas como o Parque Nacional de Yellowstone - todos os lugares onde a vida poderia ter começado.
Os pesquisadores então adicionaram um pequeno pedaço de RNA chamado primer ligado a um pedaço mais longo de RNA chamado modelo. O novo RNA é feito quando um primer copia o RNA modelo, por meio do emparelhamento de bases. As nucleobases combinam de maneira única; C se liga apenas com G, e A se liga apenas com U.
Os pesquisadores adicionaram as nucleobases (A, C, G e U) para que pudessem se ligar ao modelo e, assim, estender a parte mais curta, o primer. Os resultados mostraram que, com ingredientes do RNA moderno, a reação não funcionou rápido o suficiente para que o RNA se formasse e se replicasse sem erros.
Mas então, os pesquisadores adicionaram outro produto químico, chamado inosina, à mistura, em vez da molécula à base de guanina. Depois disso, os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que o RNA poderia se formar e replicar com um pouco mais de precisão do que em uma mistura com guanina.
Essa mistura não causou o que é chamado de "catástrofe de erro", o que significa que as mutações ou erros aleatórios nas replicações ficaram abaixo de um limite, garantindo que pudessem ser eliminados antes de se acumularem.
"O fato de que [a adição de inosina] supera o problema da catástrofe do erro é um teste importante da significância [da molécula]", disse David Deamer, biólogo da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, que não fez parte do estudo . Seu único problema é a alegação de que a inosina é mais plausível na produção de RNA primitivo do que outras bases alternativas, disse Deamer. Ele ainda não acha que as outras bases deveriam ser excluídas, uma vez que "esta é uma afirmação bastante ampla ... com base em uma reação química altamente específica", disse Deamer
Mas como a inosina pode ser facilmente derivada de outro par de bases, a adenina, ela torna o processo de origem da vida "mais fácil" do que se você tivesse que fazer a guanina do zero, disse John Sutherland, pesquisador das origens químicas da biologia molecular no MRC Laboratório de Biologia Molecular do Reino Unido, que também não fez parte do estudo.
As descobertas quebram "a sabedoria convencional de que a inosina não poderia ter sido útil", disse Sutherland. A inosina conquistou essa reputação porque exerce um trabalho muito específico em uma forma de RNA chamada RNA de transferência, que decodifica informações genéticas.
Acreditava-se que a inosina "oscilava" ou se ligava a vários pares de bases em vez de a um único. Isso a tornaria uma molécula pobre para dar instruções únicas para formar novo RNA, porque não haveria uma direção clara para o que a inosina poderia se ligar. E assim, "muitos de nós pensamos erroneamente que [oscilação] era uma propriedade inerente da inosina", disse Sutherland. Mas este estudo mostrou que a inosina, no contexto do mundo inicial onde o RNA surgiu pela primeira vez, não oscila, mas em vez disso emparelha-se de forma confiável com a citosina, acrescentou ele..
"Tudo faz sentido agora, mas com base nos resultados mais antigos, não esperávamos que a inosina funcionasse tão bem", disse o autor sênior do estudo Jack Szostak, professor de química e biologia química da Universidade de Harvard, que também é um ganhador do Nobel.
Szostak e sua equipe estão agora tentando descobrir de que outra forma aquele RNA primitivo poderia ter sido diferente do RNA moderno - e como ele eventualmente se transformou em RNA moderno. Além disso, grande parte de seu laboratório está focado em como as moléculas de RNA se replicaram antes que as enzimas evoluíssem. (Enzimas são proteínas que aceleram as reações químicas.)
"Este é um grande desafio", disse Szostak. "Fizemos muito progresso, mas ainda há quebra-cabeças não resolvidos."
Sutherland também observou que o campo geralmente está passando de uma "hipótese do mundo de RNA" pura para uma que vê mais componentes misturados no caldeirão que criou a vida. Esses incluem lipídios, peptídeos, proteínas e fontes de energia. Ele acrescentou que, na mente dos pesquisadores, "É um mundo de RNA menos purista do que costumava ser."
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