Químicos baseados em Munique demonstraram que a alternância em condições úmidas e secas na Terra primitiva poderia ter sido o suficiente para dar início à síntese prebiótica dos nucleosídeos de RNA encontrados em todos os domínios da vida.

Enquanto a compreensão das condições na Terra primitiva cresce, o desenvolvimento de RNA e DNA há cerca de 4 bilhões de anos ainda está envolto em mistério. Qual foi a origem das estruturas químicas que formam as subunidades do que hoje conhecemos como moléculas hereditárias de RNA e DNA? Essas moléculas então se uniram em longas cadeias que não apenas codificavam as informações, mas também as reproduziam e passavam adiante:como tudo isso começou? A busca continua para saber mais sobre a evolução química que antecedeu as primeiras células biológicas.

Pesquisa realizada na Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) em Munique, Alemanha, parcialmente apoiado pelo projeto EPiR da UE, tem trabalhado nesta fascinante lacuna em nosso conhecimento e as últimas descobertas da equipe agora estão publicadas em Natureza . Ao expor produtos químicos simples aos tipos de condições físicas flutuantes que teriam prevalecido em áreas geotermicamente ativas de nosso planeta bilhões de anos atrás, como os causados ​​por atividade vulcânica, pesquisadores demonstraram que os nucleosídeos podem ser formados em um processo contínuo.

Caldeirão de ingredientes que induzem a vida

Eles começaram com uma mistura de elementos que no passado foram mostrados para formar precursores simples em condições probióticas:ácido fórmico, nitrito de sódio, ácido acético e alguns compostos contendo nitrogênio. A mistura de reação também continha ferro e níquel, ambos os quais são encontrados em abundância na crosta terrestre. Eles então sujeitaram o lote a flutuações de temperatura, pH e umidade para imitar as condições iniciais, como aqueles devido a fortes mudanças nas temperaturas sazonais.

A equipe desenvolveu o trabalho realizado no ano passado, não apenas começando com compostos precursores mais simples, mas escolher replicar as condições que deveriam prevalecer em um cenário geológico plausível, como nascentes hidrotermais em terra.

Ao adicionar esses ingredientes e submetê-los às condições que imitam a geologia e a meteorologia da Terra primitiva, a equipe descobriu que uma série de reações deu origem a compostos chamados formamidopirimidinas - uma descoberta crucial, pois esses compostos podem se transformar em adenosina e guanosina, ambos são encontrados no DNA. Toda uma série de moléculas relacionadas também foi sintetizada.

Os pesquisadores escrevem, "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. "A partir de seus resultados, os pesquisadores acreditam que os compostos estavam provavelmente presentes no último ancestral comum de todas as formas de vida. Este, por sua vez, eles discutem, '(...) sugere que esses compostos devem estar disponíveis na Terra primitiva quando a evolução biológica começou. "

Apoio da UE ajudando a desvendar os mistérios da origem da vida na Terra

A subvenção avançada da UE ao EPiR (The Chemical Basis of RNA Epigenetics) está a ajudar a apoiar a investigação sobre o papel da química no desenvolvimento da infância. EPiR explica que o código genético consiste em uma sequência definida de quatro nucleosídeos canônicos e a sequência dessas bases carrega os projetos de toda a vida na Terra. É evidente que esta informação de sequência por si só não é suficiente para explicar como um organismo multicelular pode estabelecer células especializadas, como os 200 tipos de células conhecidas de um corpo humano.

Esse, EPiR explica, requer uma segunda camada de informação e tornou-se aparente que esta camada de informação é fortemente baseada na química. Mais de 150 derivados químicos de nucleosídeos de RNA são conhecidos e muitos mais aguardam descoberta. É por isso que o EPiR está pesquisando modificações de RNA para decifrar suas funções.