O RNA foi provavelmente a primeira molécula informativa. Agora, químicos da Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) em Munique demonstraram que a alternância de condições úmidas e secas poderia ter sido suficiente para conduzir a síntese prebiótica dos nucleosídeos de RNA encontrados em todos os domínios da vida.

Como as estruturas químicas que fornecem as subunidades básicas de RNA e DNA podem ter se formado a partir de materiais iniciais mais simples, cerca de 4 bilhões de anos atrás? Sob quais condições esses blocos de construção poderiam ter sido ligados em longas cadeias codificando informações e propagando-as por auto-reprodução? Muitos cenários possíveis foram propostos para a fase de evolução química que precedeu o surgimento das primeiras células biológicas. Agora, pesquisadores liderados pelo químico LMU, Professor Thomas Carell, ampliaram esses modelos, demonstrando uma rota plausível para a síntese prebiótica dos nucleosídeos que constituem os componentes informativos do RNA.

Especificamente, Carell e seus colegas mostraram que os nucleosídeos podem ser formados em um processo contínuo, expondo produtos químicos simples aos tipos de condições físicas flutuantes que prevaleceriam em áreas geotermicamente ativas caracterizadas por atividade vulcânica na Terra primitiva. Eles começam com uma mistura de ácido fórmico, ácido acético, nitrito de sódio e alguns compostos contendo nitrogênio, todos os quais foram previamente mostrados para formar a partir de precursores ainda mais simples em condições pré-bióticas. A mistura de reação também continha níquel e ferro, que são encontrados em grandes quantidades na crosta terrestre. A força motriz para as reações químicas é fornecida por flutuações de temperatura e pH, junto com os ciclos úmido / seco, como aqueles que ocorrem nas proximidades de fontes termais periodicamente ativas ou em climas fortemente sazonais com períodos alternados de precipitação e evaporação.

O núcleo do processo é uma série de reações que dão origem a compostos chamados formamidopirimidinas, que, por sua vez, pode ser convertida nas purinas canônicas (adenosina e guanosina) encontradas no RNA. Em um artigo publicado no ano passado, Carell e sua equipe descreveram pela primeira vez esta via FaPy como um possível cenário químico para a síntese prebiótica de nucleosídeos. "Desta vez, não apenas começamos com compostos precursores mais simples, mas escolheu condições que deveriam prevalecer em um cenário geológico plausível, como nascentes hidrotermais em terra, "explica Sidney Becker, um Ph.D. aluna do grupo de Carell e primeira autora do estudo. O jornal já apareceu em Nature Communications .

Os nucleosídeos canônicos de purina encontrados no RNA foram sintetizados nos novos experimentos, junto com toda uma série de moléculas intimamente relacionadas. Ainda mais impressionante, todas as modificações observadas são conhecidas por ocorrerem em RNAs em todos os três domínios da vida - eucariotos (animais e plantas), bactérias e arquéias - e, portanto, são componentes essenciais dos sistemas genéticos funcionais. Portanto, eles provavelmente já estavam presentes no último ancestral comum de todas as formas de vida. Isso sugere que esses compostos devem estar disponíveis na Terra primitiva, quando a evolução biológica começou. De fato, os autores do novo estudo sugerem que os nucleosídeos não canônicos podem ter desempenhado um papel crucial na fase de evolução química que precedeu o surgimento do mundo do RNA, termo que se refere a um período hipotético durante o qual se acredita que as moléculas de RNA tenham servido como catalisadores químicos, além de armazenar informações genéticas nas células primordiais. Visto sob esta luz, as modificações de RNA encontradas nos organismos atuais representam fósseis moleculares que continuaram a participar de funções biológicas vitais por bilhões de anos.