Químicos do Instituto de Pesquisa Scripps (TSRI) desenvolveram uma nova teoria fascinante sobre como a vida na Terra pode ter começado.

Seus experimentos, descrito hoje no jornal Nature Communications , demonstrar que as principais reações químicas que sustentam a vida hoje poderiam ter sido realizadas com ingredientes provavelmente presentes no planeta há quatro bilhões de anos.

"Esta foi uma caixa preta para nós, "disse Ramanarayanan Krishnamurthy, PhD, professor associado de química da TSRI e autor sênior do novo estudo. "Mas se você se concentrar na química, as questões das origens da vida tornam-se menos assustadoras. "

Para o novo estudo, Krishnamurthy e seus co-autores, que são todos membros da National Science Foundation / National Aeronautics and Space Administration Center for Chemical Evolution, focado em uma série de reações químicas que compõem o que os pesquisadores chamam de ciclo do ácido cítrico.

Cada organismo aeróbio, de flamingos a fungos, depende do ciclo do ácido cítrico para liberar a energia armazenada nas células. Em estudos anteriores, os pesquisadores imaginaram o início da vida usando as mesmas moléculas para o ciclo do ácido cítrico que a vida usa hoje. O problema com essa abordagem, Explicações de Krishnamurthy, é que essas moléculas biológicas são frágeis e as reações químicas usadas no ciclo não teriam existido no primeiro bilhão de anos da Terra - os ingredientes simplesmente não existiam ainda.

Os líderes do novo estudo começaram com as reações químicas primeiro. Eles escreveram a receita e determinaram quais moléculas presentes na Terra primitiva poderiam ter funcionado como ingredientes.

O novo estudo descreve como dois ciclos não biológicos - chamados de ciclo HKG e ciclo do malonato - poderiam ter se juntado para dar o pontapé inicial em uma versão crua do ciclo do ácido cítrico. Os dois ciclos usam reações que realizam a mesma química fundamental de a-cetoácidos e b-cetoácidos que no ciclo do ácido cítrico. Essas reações compartilhadas incluem adições de aldol, que trazem novas moléculas de origem para os ciclos, bem como descarboxilações beta e oxidativas, que liberam as moléculas como dióxido de carbono (CO2).

Enquanto eles executavam essas reações, os pesquisadores descobriram que poderiam produzir aminoácidos além de CO2, que também são os produtos finais do ciclo do ácido cítrico. Os pesquisadores acham que, à medida que moléculas biológicas como enzimas se tornam disponíveis, eles poderiam ter levado à substituição de moléculas não biológicas nessas reações fundamentais para torná-las mais elaboradas e eficientes.

"A química poderia ter permanecido a mesma com o tempo, foi apenas a natureza das moléculas que mudou, "diz Krishnamurthy." As moléculas evoluíram para se tornar mais complicadas ao longo do tempo com base no que a biologia precisava. "

"O metabolismo moderno tem um precursor, Uma amostra, que não era biológico, "acrescenta Greg Springsteen, PhD, primeiro autor do novo estudo e professor associado de química na Furman University.

Para tornar essas reações ainda mais plausíveis, está o fato de que no centro dessas reações está uma molécula chamada glioxilato, que estudos mostram que poderiam estar disponíveis na Terra primitiva e faz parte do ciclo do ácido cítrico hoje (chamado de "derivação ou ciclo de glioxilato").

Krishnamurthy diz que mais pesquisas precisam ser feitas para ver como essas reações químicas poderiam ter se tornado tão sustentáveis ​​quanto o ciclo do ácido cítrico é hoje.