Químicos do Instituto de Pesquisa Scripps (TSRI) descobriram um composto que pode ter sido um fator crucial na origem da vida na Terra.

Os pesquisadores das origens da vida levantaram a hipótese de que uma reação química chamada fosforilação pode ter sido crucial para a montagem de três ingredientes-chave nas formas iniciais da vida:fitas curtas de nucleotídeos para armazenar informações genéticas, cadeias curtas de aminoácidos (peptídeos) para fazer o trabalho principal das células, e lípidos para formar estruturas encapsulantes, tais como paredes celulares. Ainda, ninguém jamais encontrou um agente fosforilante que estivesse plausivelmente presente na Terra primitiva e pudesse ter produzido essas três classes de moléculas lado a lado nas mesmas condições realistas.

Os químicos do TSRI já identificaram apenas um desses compostos:diamidofosfato (DAP).

"Sugerimos uma química de fosforilação que poderia ter dado origem, tudo no mesmo lugar, para oligonucleotídeos, oligopeptídeos, e as estruturas semelhantes a células para incluí-los, "disse o autor sênior do estudo, Ramanarayanan Krishnamurthy, professor associado de química no TSRI. "Isso, por sua vez, teria permitido outras químicas que não eram possíveis antes, potencialmente levando ao primeiro simples, entidades vivas baseadas em células ".

O estudo, relatado hoje em Química da Natureza , faz parte de um esforço contínuo de cientistas de todo o mundo para encontrar rotas plausíveis para a jornada épica da química pré-biológica à bioquímica baseada em células.

Outros pesquisadores descreveram reações químicas que podem ter permitido a fosforilação de moléculas pré-biológicas na Terra primitiva. Mas esses cenários envolveram diferentes agentes fosforilantes para diferentes tipos de moléculas, bem como ambientes de reação diferentes e freqüentemente incomuns.

"Tem sido difícil imaginar como esses processos tão diferentes poderiam ter se combinado no mesmo lugar para produzir as primeiras formas de vida primitivas, "disse Krishnamurthy.

Ele e sua equipe, incluindo os co-primeiros autores Clémentine Gibard, Subhendu Bhowmik, e Megha Karki, todos os associados de pesquisa de pós-doutorado da TSRI, mostraram primeiro que o DAP pode fosforilar cada um dos quatro blocos de construção de nucleosídeos do RNA em água ou em um estado pastoso sob uma ampla gama de temperaturas e outras condições.

Com a adição do catalisador imidazol, um composto orgânico simples que estava plausivelmente presente na Terra primitiva, A atividade do DAP também levou ao aparecimento de curtos, Cadeias semelhantes a RNA desses blocos de construção fosforilados.

Além disso, O DAP com água e imidazol fosforilou de forma eficiente os blocos de construção de lipídios, glicerol e ácidos graxos, levando à automontagem de pequenas cápsulas fosfo-lipídicas chamadas vesículas - versões primitivas de células.

O DAP em água à temperatura ambiente também fosforilou os aminoácidos glicina, ácido aspártico e ácido glutâmico, e então ajudou a ligar essas moléculas em cadeias peptídicas curtas (os peptídeos são versões menores das proteínas).

"Com DAP e água e essas condições amenas, você pode fazer com que essas três classes importantes de moléculas pré-biológicas se juntem e sejam transformadas, criando a oportunidade para que eles interajam juntos, "Krishnamurthy disse.

Krishnamurthy e seus colegas mostraram anteriormente que o DAP pode fosforilar com eficiência uma variedade de açúcares simples e, assim, ajudar a construir carboidratos contendo fósforo que estariam envolvidos nas primeiras formas de vida. Seu novo trabalho sugere que o DAP poderia ter desempenhado um papel muito mais central nas origens da vida.

"Isso me lembra a fada madrinha da Cinderela, que acena uma varinha e 'puf, '' puf, '' puf, 'tudo simples se transforma em algo mais complexo e interessante, "Krishnamurthy disse.

A importância do DAP no início da vida na Terra pode ser difícil de provar vários bilhões de anos após o fato. Krishnamurthy observou, no entanto, que os principais aspectos da química da molécula ainda são encontrados na biologia moderna.

"O DAP fosforila através da mesma quebra da ligação fósforo-nitrogênio e sob as mesmas condições que as proteínas quinases, que são onipresentes nas formas de vida atuais, "A química da fosforilação do DAP também se parece muito com o que é visto nas reações no centro do ciclo metabólico de cada célula."

Krishnamurthy agora planeja seguir essas pistas, e ele também se juntou a geoquímicos primitivos da Terra para tentar identificar fontes potenciais de DAP, ou compostos de fósforo-nitrogênio de ação semelhante, que estavam no planeta antes do surgimento da vida.

"Pode ter havido minerais na Terra primitiva que liberaram esses compostos de nitrogênio-fósforo sob as condições certas, "disse ele." Os astrônomos encontraram evidências de compostos de nitrogênio e fósforo no gás e na poeira do espaço interestelar, portanto, é certamente plausível que tais compostos estivessem presentes na Terra primitiva e desempenhassem um papel no surgimento das moléculas complexas da vida. "