Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia podem ter feito progressos para ajudar a determinar a origem da vida, identificando três moléculas diferentes que se automontam para formar uma estrutura molecular com características características do RNA moderno.

O RNA - ou ácido ribonucléico - executa as instruções codificadas no DNA, mas também se pensa que se desenvolveu antes do DNA. Muitos cientistas acreditam que os ácidos nucléicos - o 'NA' do 'RNA' - desempenharam um papel fundamental na origem da vida. Uma teoria popular chamada 'Mundo do RNA' afirma que o RNA 'inventou' as proteínas e, eventualmente, o DNA, mas isso levanta a questão, de onde veio o RNA? Alguns acreditam que um processo químico ou biológico gradualmente evoluiu uma molécula anterior em RNA, enquanto outros atribuem a algum tipo de ação não enzimática, reação geoquímica. É um debate da galinha ou do ovo:que processo biológico poderia produzir um bloco de construção central para a própria vida? Se o processo não fosse biológico, então o que foi e como aconteceu?

O novo estudo continua na tradição do experimento Miller-Urey de 1953, em que dois cientistas modelaram as condições da Terra primitiva com uma mistura de gases e uma corrente elétrica para simular relâmpagos. Esse experimento rendeu aminoácidos, apoiando a ideia de que as moléculas biológicas podem emergir espontaneamente de outras não biológicas nas circunstâncias certas. Apesar dessa descoberta, o desafio de conceber um cenário em que reações não biológicas criem RNA provou até agora ser intransponível.

Origens do RNA perdidas nas brumas do tempo

Um dos autores do estudo, o bioquímico Dr. Nicholas Hud, observa que os muitos critérios de formação de RNA muitas vezes significam que, quando os pesquisadores propõem uma solução para um problema, um problema diferente (ou dois) surge. Os elos da cadeia de RNA, que são chamados de nucleotídeos, são compostos por quatro bases:adenina (A), citosina (C), guanina (G) e uracila (U), bem como um fosfato e um açúcar ribose. Leslie Orgel, que foi um pioneiro da ideia do RNA World, descreveu a possibilidade de que o RNA evoluiu de uma molécula anterior, uma "perspectiva sombria, ", pois tornaria a resolução da origem do RNA mais difícil. Os pesquisadores decidiram que era hora de enfrentar esse desafio.

Uma reanálise em 2008 do experimento Miller-Urey revela a produção de muito mais moléculas não biológicas do que se pensava anteriormente, que sustenta a hipótese dos autores de que as moléculas necessárias para a vida existiam na Terra pré-biótica, mas porque eles não desempenham um papel importante na vida como a conhecemos agora, não descobrimos quais moléculas ou os papéis que desempenharam todos aqueles bilhões de anos atrás.

De acordo com Hud, essas moléculas eram "provavelmente muito especiais porque as moléculas que conhecemos não se comportam de maneira que indique que são capazes de iniciar a vida". Essas moléculas também podem conter respostas a outras questões sobre as origens da vida.

A evolução para o RNA de uma molécula genética anterior, ou proto-RNA, teria sido incremental, e cada nova iteração seria compatível com versões anteriores, "por exemplo, como um computador atualizado ainda precisa ser capaz de ler arquivos de computadores mais antigos, "Hud conta Revista Astrobiologia . Hoje, o RNA e o DNA usam pares de bases com ligações de hidrogênio para transferir informações. Assim, as moléculas que não formam pares de base iguais ou semelhantes nunca teriam funcionado, levando os pesquisadores a pesquisar "moléculas de emparelhamento de bases que se auto-selecionariam ou segregariam na Terra primitiva em algum tipo de estrutura que as ajudasse a serem incorporadas ao proto-RNA, "diz Hud.

A busca pelas moléculas originais

Quais foram as moléculas primordiais que formaram o ancestral do RNA? Para determinar isso, os pesquisadores estudaram reações em condições que imitavam os ciclos de chuva e evaporação na Terra primitiva. Depois de muitos experimentos malsucedidos, eles identificaram três candidatos moleculares para as bases do proto-RNA:ácido barbitúrico, melamina, e 2, 4, 6-triaminopirimidina. As reações com essas moléculas e o açúcar ribose produziram nucleosídeos, que são moléculas compostas próximas às subunidades do RNA.

Enquanto as tentativas anteriores de juntar as bases atuais do RNA com a ribose nas primeiras reações da Terra que foram modeladas falharam, ou nucleosídeos produzidos em apenas rendimentos muito baixos, os pesquisadores mediram um rendimento de nucleosídeos de 82% com ácido barbitúrico. Adicionalmente, a melamina e as moléculas de triaminoprimidina formaram nucleosídeos espontaneamente em rendimentos de mais de 50%. Dr. Niles Lehman, Professor de Química da Portland State University e Editor-chefe do Journal of Molecular Evolution , acredita que o estudo "fornece mais suporte para a teoria do mundo do RNA, fornecendo uma série plausível de eventos que levaram a natureza do caos químico a uma molécula de armazenamento de informação mais definida."

Esse caminho não está completamente claro, mas está começando a tomar forma. De acordo com Hud, seus candidatos às bases ancestrais do RNA são tentadoramente próximos aos do RNA moderno. Contudo, mais precisa acontecer.

"As moléculas que identificamos parecem que poderiam ter funcionado em um sistema genético inicial, "Hud diz." Mas nós queremos moléculas próximas o suficiente para que você possa imaginar um caminho evolutivo onde elas mudem para o que temos hoje. "Embora a plausibilidade demonstrável represente um passo à frente, a questão permanece se é possível encontrar, e então confirme, as moléculas de proto-RNA originais. Hud reconhece que embora a pesquisa possa parecer assustadora, "a química é vasta, mas não infinito. Se aceitarmos algumas suposições razoáveis ​​sobre o ancestral do RNA, podemos descartar muitas possibilidades. E talvez possamos encontrá-lo. "Este estudo representa um passo importante nesse caminho.

Origens da vida em outro lugar

Descobrir como o RNA se formou pode ajudar a orientar a busca por vida extraterrestre. "Podemos obter informações valiosas sobre os principais problemas que precisam ser superados para que a vida surja do outro lado da vida, "Lehman conta Revista Astrobiologia .

Compreender como a vida surge pode ajudar os cientistas a determinar onde e como procurar vida em outro lugar. Aminoácidos e compostos químicos, como cianeto de hidrogênio, que foi detectado em cometas, poderia dar origem a bases de RNA, de acordo com Hud. Tal reação seria "robusta, não é estranho ou extraordinário, ", diz ele. Processos semelhantes podem estar em andamento em outros planetas e podem apontar para a química que os cientistas devem procurar ao pesquisar os primeiros estágios da vida em outros lugares.

Esta história foi republicada como cortesia da Revista Astrobiologia da NASA. Explore a Terra e muito mais em www.astrobio.net.