Os cientistas ainda precisam entender e explicar como as moléculas informativas da vida - proteínas, DNA e RNA - surgiram de substâncias químicas mais simples quando a vida na Terra surgiu há cerca de quatro bilhões de anos. Agora, uma equipe de pesquisa do Centro Laufer de Biologia Física e Quantitativa da Stony Brook University e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley acredita ter a resposta. Eles desenvolveram um modelo computacional explicando como certas moléculas se dobram e se ligam para crescer mais e mais complexas, levando de produtos químicos simples a moléculas biológicas primitivas. As descobertas são relatadas no início online em PNAS .

Anteriormente, os cientistas aprenderam que a Terra primitiva provavelmente continha os blocos de construção químicos básicos, e reações químicas espontâneas sustentadas que poderiam encadear cadeias curtas de unidades químicas. Mas permanece um mistério quais ações podem então fazer com que cadeias curtas de polímeros químicos se desenvolvam em cadeias muito mais longas que podem codificar informações úteis sobre proteínas. O novo modelo computacional pode ajudar a explicar essa lacuna na evolução da química para a biologia.

"Criamos um modelo computacional que ilustra um mecanismo de dobra e catalisa que amplifica as sequências de polímeros e leva a melhorias descontroladas nos polímeros, "disse Ken Dill, autor principal, Distinto Professor e Diretor do Laufer Center. "O estudo teórico ajuda a compreender um elo que faltava na evolução da química para a biologia e como uma população de blocos de construção moleculares poderia, hora extra, resultar no surgimento de sequências catalíticas essenciais para a vida biológica. "

No papel, intitulado "A hipótese de Foldamer para o crescimento e diferenciação de sequência de polímeros prebióticos, "os pesquisadores usaram simulações de computador para estudar como sequências aleatórias de amantes da água, ou polar, e avesso à água, ou hidrofóbico, os polímeros se dobram e se ligam. Eles descobriram que essas cadeias de sequência aleatória de ambos os tipos de polímeros podem entrar em colapso e se dobrar em conformações compactas específicas que expõem superfícies hidrofóbicas, servindo assim como catalisadores para alongar outros polímeros. Essas cadeias de polímero específicas, referidos como catalisadores "foldamer", podem trabalhar juntos em pares para crescer mais e desenvolver sequências mais informativas.

Este processo, de acordo com os autores, fornece uma base para explicar como processos químicos aleatórios poderiam ter resultado em precursores da vida biológica semelhantes a proteínas. Ele fornece uma hipótese testável sobre os primeiros polímeros prebióticos e sua evolução.

"Ao mostrar como os polímeros prebióticos podem ter se tornado 'dobradores' informativos, esperamos ter revelado um passo fundamental para a compreensão de como a vida começou a se formar na Terra bilhões de anos atrás, "explicou o professor Dill.