p O DNA pode ter aparecido na Terra antes do que se supunha. Químicos da LMU liderados por Oliver Trapp mostram que uma simples via de reação poderia ter dado origem a subunidades de DNA na Terra primitiva. p Como os blocos de construção da vida foram formados pela primeira vez na Terra primitiva? Por enquanto, apenas respostas parcialmente satisfatórias para esta questão estão disponíveis. Contudo, uma coisa é certa:o processo de evolução biológica que deu origem à diversidade da vida em nosso planeta deve ter sido precedido por uma fase de evolução química. Durante esta fase 'pré-biótica', as primeiras moléculas poliméricas capazes de armazenar informações e se reproduzir foram montadas aleatoriamente a partir de precursores orgânicos disponíveis na Terra primitiva. Os replicadores mais eficientes subsequentemente evoluíram para os ácidos nucléicos informacionais macromoleculares - DNA e RNA - que se tornaram a base de todas as formas de vida em nosso planeta.

p Por bilhões de anos, O DNA tem sido o principal transportador de informações hereditárias em organismos biológicos. As fitas de DNA são compostas por quatro tipos de subunidades químicas, e a informação genética que ele contém é codificada na seqüência linear desses 'nucleosídeos'. Além disso, as quatro subunidades compreendem dois pares complementares. As interações entre duas fitas com sequências complementares são responsáveis ​​pela formação da famosa dupla hélice, e desempenham um papel crucial na replicação do DNA. O RNA também tem funções vitais na replicação do DNA e na tradução de sequências de nucleotídeos em proteínas.

p Qual desses dois tipos de ácido nucléico veio primeiro? A resposta unânime a essa pergunta até agora foi o RNA. Modelos plausíveis que explicam como as moléculas de RNA poderiam ter sido sintetizadas a partir de compostos precursores em ambientes pré-bióticos foram propostos pela primeira vez há décadas, e desde então têm recebido apoio experimental substancial. Além disso, sua versatilidade conformacional permite que o RNA armazene informações e atue como um catalisador. Esses insights levaram à ideia de um "mundo de RNA" que precedeu o surgimento do DNA, que agora está bem estabelecido entre os especialistas. Como então as primeiras subunidades de DNA foram sintetizadas? A visão geralmente aceita é que esse processo foi catalisado por uma enzima - uma biomolécula comparativamente complexa cujo surgimento teria exigido milhões de anos de evolução.

p Mas agora uma equipe de químicos liderada pelo professor Oliver Trapp da LMU propôs um mecanismo muito mais direto para a síntese de subunidades de DNA a partir de compostos orgânicos que estariam presentes em um ambiente prebiótico. "O caminho da reação é relativamente simples, "diz Trapp, o que sugere que poderia muito bem ter sido realizado em um cenário pré-biótico. Por exemplo, não requer variações nos parâmetros de reação, como temperatura. Nos experimentos de Trapp, os ingredientes necessários são água, um pH ligeiramente alcalino e temperaturas entre 40 e 70 ° C. Sob tais condições, taxas de reação e rendimentos de produto adequadamente elevados são alcançados, com alta seletividade e estereoquímica correta.

p Cada uma das subunidades de nucleosídeos encontradas no DNA é composta de uma base contendo nitrogênio e um açúcar chamado desoxirribose. Até agora, pensava-se que os desoxinucleosídeos só poderiam ser sintetizados em condições pré-bióticas, pelo acoplamento direto desses dois componentes pré-formados. Mas nenhum mecanismo não enzimático plausível para tal etapa jamais havia sido proposto. A característica essencial do novo caminho, como Trapp explica, é que o açúcar não está ligado à base em uma única etapa. Em vez de, é construído na base pré-formada por uma curta sequência de etapas de reação envolvendo moléculas orgânicas simples, como acetaldeído e gliceraldeído. Além disso, os pesquisadores do LMU identificaram uma segunda família de possíveis precursores de DNA em que a porção desoxirribose é substituída por um açúcar diferente.

p De acordo com os autores do estudo, esses resultados sugerem que as primeiras moléculas de DNA poderiam ter surgido em paralelo com o RNA - cerca de 4 bilhões de anos atrás. Isso significaria que as moléculas de DNA surgiram cerca de 400 milhões de anos antes do que se pensava.