Os cientistas, pela primeira vez, encontraram fortes evidências de que o RNA e o DNA podem ter surgido do mesmo conjunto de moléculas precursoras antes mesmo de a vida evoluir na Terra, cerca de quatro bilhões de anos atrás.

A descoberta, publicado em 1 de abril em Química da Natureza , sugere que as primeiras coisas vivas na Terra podem ter usado RNA e DNA, como todas as formas de vida baseadas em células fazem agora. Em contraste, a visão científica predominante - a hipótese do "mundo do RNA" - é que as primeiras formas de vida eram baseadas puramente no RNA, e só mais tarde evoluiu para fazer e usar DNA.

"Essas novas descobertas sugerem que pode não ser razoável para os químicos serem tão fortemente guiados pela hipótese do Mundo de RNA ao investigar as origens da vida na Terra, "diz o co-investigador principal Ramanarayanan Krishnamurthy, Ph.D., professor associado de química da Scripps Research.

Krishnamurthy e seu laboratório trabalharam no estudo com o laboratório de John Sutherland, DPhil, do Laboratório de Biologia Molecular do Conselho de Pesquisa Médica do Reino Unido em Cambridge, como parte da Colaboração sobre as Origens da Vida, da Fundação Simons, sediada em Nova York.

RNA (ácido ribonucléico) e DNA (ácido desoxirribonucléico) são quimicamente muito semelhantes, mas os químicos nunca foram capazes de mostrar como um poderia ter sido convertido no outro na Terra primitiva, exceto com a ajuda de enzimas produzidas pelos primeiros organismos. Devido em parte a esta falta de uma pré-vida demonstrada ou via química "pré-biótica" conectando o RNA ao DNA, pesquisadores neste campo tendem a pensar que, quanto mais simples, mais versátil, RNA, foi a base para as primeiras formas de vida - ou pelo menos para um estágio inicial da vida antes do surgimento do DNA. O RNA é capaz de armazenar informações genéticas da mesma forma que o DNA, é capaz de catalisar reações bioquímicas como as enzimas protéicas podem, e de outra forma provavelmente poderia ter realizado as tarefas biológicas básicas que seriam necessárias nas primeiras formas de vida.

Embora os pesquisadores da origem da vida nas últimas décadas tenham adotado amplamente a hipótese do mundo do RNA, Sutherland, Krishnamurthy, Jack Szostak, de Harvard, e outros acumularam evidências de que o RNA e o DNA podem ter surgido mais ou menos ao mesmo tempo nas primeiras formas de vida.

Em um estudo publicado em 2017, por exemplo, Krishnamurthy e colegas da Scripps Research identificaram um composto que plausivelmente estava presente na Terra pré-biótica e poderia ter realizado a tarefa crucial de ligar blocos de construção de RNA em blocos maiores, fitas de RNA em forma de cadeia - e poderia ter feito o mesmo para os blocos de construção de DNA e proteínas.

No novo estudo, os cientistas combinaram as percepções dessa investigação com as recentes descobertas de Sutherland e seu laboratório sobre um composto chamado tiouridina. Este último provavelmente estava presente na Terra antes do surgimento da vida, e poderia ter sido um precursor químico dos blocos de construção de nucleosídeos dos primeiros RNAs. A equipe mostrou que em algumas etapas de reação química, que plausivelmente poderia ter ocorrido em um mundo pré-biótico, eles poderiam converter este precursor de um bloco de construção de RNA em um bloco de construção de DNA - desoxiadenosina, que forma a letra "A" no moderno, código de DNA de quatro letras. Alternativamente, eles podem converter tiouridina em desoxirribose, que está intimamente relacionado à desoxiadenosina e também pode ter sido um precursor dos primeiros blocos de construção do DNA.

A descoberta deve tornar mais fácil para os cientistas aceitarem a possibilidade de que o DNA e o RNA surgiram juntos e foram incluídos nas primeiras formas de vida. Alguns pesquisadores, incluindo Sutherland, sugeriram que o RNA e o DNA podem até mesmo ter sido misturados para formar os primeiros genes. Nenhum organismo desse tipo é conhecido por ocorrer naturalmente agora, mas um artigo recente de Peter Schultz da Scripps Research, Ph.D. e colegas descreveram uma bactéria modificada que pode sobreviver com genes feitos de uma mistura de RNA / DNA.

Krishnamurthy suspeita que, no entanto a vida surgiu, O RNA e o DNA, com suas respectivas qualidades e deficiências, teriam se classificado rapidamente na divisão de trabalho bastante estrita observada em todas as células hoje:DNA para o armazenamento estável de longo prazo de informações genéticas, e o RNA para seu próprio conjunto especial de tarefas, incluindo o armazenamento de curto prazo e o transporte de informações genéticas e a produção de proteínas.

"Há o início de uma percepção no campo de que o RNA e o DNA poderiam ter sido misturados inicialmente, mas depois separados de acordo com as coisas que eles fazem melhor, "Krishnamurthy diz.

Os autores do estudo, "Prebiotic Phosphorylation of 2-Thiouridine Provides Either Nucleotides or DNA Building Blocks via Photoreduction, "foram Jianfeng Xu, Nicholas Green, e John Sutherland do MRC, e Clémentine Gibard e Ramanarayanan Krishnamurthy da Scripps Research.