Os cientistas da ETH conseguiram provar que uma estrutura de proteína muito difundida na natureza - a amilóide - é teoricamente capaz de se multiplicar. Isso o torna um predecessor potencial das moléculas que são consideradas os blocos de construção da vida.

Há muito considerada uma aberração biológica, amilóides são agregados fibrosos de pequenos fragmentos de proteínas. As amilóides têm má reputação porque são consideradas a causa de várias doenças neurodegenerativas, incluindo Alzheimer, Doença de Parkinson e doença de Creutzfeldt-Jakob.

Só recentemente os pesquisadores descobriram que as amilóides aparecem como blocos de construção estruturais e funcionais em uma ampla gama de formas de vida, de bactérias, levedura e fungos para humanos. Em vertebrados, eles desempenham um papel na produção do pigmento melanina, enquanto as células de levedura usam agregados amilóides para formar uma espécie de memória molecular.

Catalisadores na evolução pré-biótica

Composto por peptídeos curtos, as fibras amilóides podem acelerar as reações químicas de maneira semelhante às enzimas; eles foram, portanto, vistos por vários anos como candidatos para as primeiras moléculas precursoras da vida. Até agora, Contudo, uma importante propriedade química estava faltando na teoria do papel dos amilóides na abiogênese:a autorreplicação.

Os primeiros proponentes da hipótese amiloide incluem o professor ETH Roland Riek e seu assistente sênior Jason Greenwald, do Laboratório de Físico-Química. Em um experimento, eles agora foram capazes de mostrar que amilóides podem servir como um modelo químico para a síntese de peptídeos curtos. E o ponto crítico:"Essa capacidade também se aplica potencialmente ao próprio amiloide - o que significa que as moléculas podem se auto-replicar, "diz Riek. Os pesquisadores relataram suas descobertas em um estudo em Nature Communications .

Modelo para auto-replicação

A capacidade de se auto-replicar é considerada um pré-requisito essencial para todas as primeiras formas de vida. Ao provar que as amilóides se auto-replicam, Riek e sua equipe não apenas destacaram outro aspecto surpreendente desta proteína comumente subestimada, mas também preencheu um elo que faltava anteriormente no argumento da hipótese amilóide.

Quase dois anos antes, os cientistas da ETH já haviam provado em um experimento que as estruturas amilóides podem se formar espontaneamente com surpreendente facilidade - a partir de aminoácidos simples que provavelmente já existiam quando a Terra ainda estava sem vida, e sob condições de reação que parecem muito plausíveis para a sopa primordial (conforme relatado pela ETH News).

O mesmo é verdade para a síntese de peptídeos recém-descoberta:"O mecanismo de reação parece ser de natureza geral. É estável em uma ampla gama de temperaturas e concentrações de sal, em ambientes ácidos e alcalinos, "explica Greenwald.

Esta descoberta fortalece a opinião dos pesquisadores de que no início da história evolutiva, amilóides podem ter desempenhado um papel central no desenvolvimento das primeiras formas de vida como transportadores de informação e unidades catalíticas.

Não apenas um mundo de RNA

Até agora, Contudo, a ideia mais difundida para o início da vida molecular tem sido a hipótese do RNA, que vê o ácido ribonucléico (RNA) como o único jogador-chave na sopa primordial prebiótica. Isto é porque, como o DNA do material genético, Moléculas de RNA podem codificar informações, e também são capazes de se auto-replicar.

Os pesquisadores da ETH estão agora atacando o dogma prevalecente de um mundo baseado em RNA. Eles pensam que a hipótese amilóide é mais plausível; em primeiro lugar, porque as moléculas de RNA com função biológica são muito maiores e mais complexas, portanto, é improvável que se formem espontaneamente em condições pré-bióticas. "Além disso, amilóides são muito mais estáveis ​​do que os primeiros polímeros de ácido nucleico, e eles têm uma rota de síntese abiótica muito mais simples em comparação com a complexidade dos RNAs catalíticos conhecidos, "diz Greenwald.

Riek acrescenta:"Nunca seremos capazes de provar o que é verdade - para fazê-lo, teríamos que retroceder os últimos 4 a 4,5 bilhões de anos de evolução. Contudo, suspeitamos que não era um, mas vários processos moleculares com várias moléculas predecessoras que estavam envolvidas na criação da vida. "