Pesquisadores em Estrasburgo, França, descobriram que a mistura de duas pequenas biomoléculas, glioxilato e piruvato, em água rica em sal de ferro produz uma rede de reação semelhante à bioquímica central da vida. Esta descoberta fornece uma visão sobre como a química na Terra primitiva preparou a evolução da vida mais antiga. O estudo foi publicado na revista Natureza .

Os cientistas que investigam as origens da vida na Terra há muito lutam para explicar como a bioquímica da vida teve seu início há mais de 4 bilhões de anos. A bioquímica é organizada em torno de apenas cinco precursores metabólicos universais construídos a partir de C, O e H - assim como o tráfego pesado em uma grande metrópole é organizado em torno de alguns centros de trânsito. Por que a vida usa as moléculas e as reações químicas que faz, entre inúmeras alternativas, é um mistério completo.

Um grupo de pesquisadores liderado pelo Prof Joseph Moran da Universidade de Estrasburgo passou os últimos anos trabalhando nas origens do metabolismo biológico. "A ideia de que o metabolismo biológico tinha um precursor químico intimamente relacionado que usava intermediários e transformações semelhantes é uma opção atraente, "diz Moran. Recentemente, o grupo recriou um equivalente puramente químico da via AcCoA, um conjunto de reações usadas por micróbios para produzir acetato (dois carbonos) e piruvato (três carbonos) a partir de CO ₂ . Compostos de construção maiores que três carbonos de blocos de construção feitos de CO ₂ foi onde o progresso parou. Para realizar tais feitos, a vida depende de enzimas complexas e um transportador de energia química, ATP. Mas tanto as enzimas quanto o ATP são estruturas complexas que não poderiam ter existido em uma Terra sem vida. Como então a vida construiu sua bioquímica antes das enzimas e do ATP?

Moran explica:"A descoberta veio ao perceber que um metabolismo químico pode ter funcionado de uma maneira ligeiramente diferente da forma como funciona na vida hoje, ao mesmo tempo em que preserva o quadro geral. "A equipe se inspirou no papel central de um metabólito de dois carbonos, glioxilato, em um modelo publicado anteriormente pelo biólogo teórico Daniel Segrè. Outra pista veio dos químicos orgânicos Ram Krishnamurthy e Greg Springsteen, que relatou que o piruvato (três carbonos) e o glioxilato (dois carbonos) reagem facilmente para formar ligações C-C na água. Kamila Muchowska, um pesquisador de pós-doutorado na equipe de Moran e primeiro autor do estudo atual diz:"Nós misturamos glioxilato e piruvato a quente, água rica em ferro e percebeu que dá origem a uma rede de reação com mais de 20 intermediários biológicos, incluindo aqueles que têm até seis carbonos. "Não só a rede aumenta em complexidade com o tempo, mas também quebra os intermediários de volta para CO ₂ , assim como a vida faz. "O sistema químico semelhante à vida obtido desta forma se assemelha conceitualmente à função do anabolismo e catabolismo biológico - sem necessidade de enzimas, basta adicionar ferro, "diz Moran.

Como parte do estudo, os pesquisadores testaram o que acontece se uma fonte de nitrogênio e uma fonte de elétrons forem introduzidas no sistema. "Quando adicionamos hidroxilamina e ferro metálico ao experimento, a rede de reação produziu quatro aminoácidos biológicos, "explica Sreejith Varma, um co-autor do estudo. Moran diz, "Interessantemente, no código genético, esses mesmos quatro aminoácidos têm códons que começam com G, apoiando as idéias de que o metabolismo e o código genético podem ter surgido em paralelo. "

A rede de reação recém-descoberta tem tanto em comum com os ciclos biológicos conhecidos que a equipe se pergunta se os ciclos de Krebs e de glioxilato poderiam ter origens puramente químicas. "Achamos que o metabolismo químico poderia ter construído precursores de ciclos biológicos dessa forma, antes que o ATP e as enzimas existissem, "diz Muchowska. Os pesquisadores de Estrasburgo estão agora ansiosos para ver como a rede de reação pode mudar em resposta a diferentes elementos, e se pode levar às moléculas da genética.