Um estudo liderado por Rutgers lança luz sobre um dos mistérios mais duradouros da ciência:como o metabolismo - o processo pelo qual a vida se alimenta convertendo a energia dos alimentos em movimento e crescimento - começou?

Para responder a essa pergunta, os pesquisadores fizeram a engenharia reversa de uma proteína primordial e a inseriram em uma bactéria viva, onde alimentou com sucesso o metabolismo da célula, crescimento e reprodução, de acordo com o estudo em Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Estamos mais perto de compreender o funcionamento interno da célula antiga que foi o ancestral de toda a vida na Terra - e, Portanto, para entender como a vida surgiu em primeiro lugar, e os caminhos que a vida poderia ter tomado em outros mundos, "disse o autor principal Andrew Mutter, um pós-doutorado associado no Departamento de Ciências Marinhas e Costeiras da Rutgers University.

A descoberta também tem implicações para o campo da biologia sintética, que aproveita o metabolismo dos micróbios para produzir produtos químicos industriais; e bioeletrônica, que visa aplicar os circuitos naturais das células para armazenamento de energia e outras funções.

Os pesquisadores analisaram uma classe de proteínas chamadas ferredoxinas, que suportam o metabolismo das bactérias, plantas e animais movendo eletricidade através das células. Essas proteínas têm diferentes, formas complexas nas coisas vivas de hoje, mas os pesquisadores especulam que todos eles surgiram de uma proteína muito mais simples que estava presente no ancestral de toda a vida.

Semelhante à maneira como os biólogos comparam pássaros e répteis modernos para tirar conclusões sobre seu ancestral comum, os pesquisadores compararam as moléculas de ferredoxina que estão presentes em seres vivos e, usando modelos de computador, projetou formas ancestrais que podem ter existido em um estágio anterior na evolução da vida.

Essa pesquisa levou à criação de uma versão básica da proteína - uma ferredoxina simples que é capaz de conduzir eletricidade dentro de uma célula e que, ao longo de eras de evolução, poderia ter dado origem aos muitos tipos que existem hoje.

Então, para provar que seu modelo da proteína antiga poderia realmente sustentar a vida, eles o inseriram em uma célula viva. Eles pegaram o genoma da bactéria E. coli, removeu o gene que ele usa para criar ferredoxina na natureza, e unidos em um gene para sua proteína de engenharia reversa. A colônia de E. coli modificada sobreviveu e cresceu, embora mais lentamente do que o normal.

Vikas Nanda, coautor do estudo, professor da Rutgers Robert Wood Johnson Medical School e Center for Advanced Biotechnology and Medicine, disse que as implicações da descoberta para a biologia sintética e bioeletrônica vêm do papel das ferredoxinas nos circuitos da vida.

"Essas proteínas canalizam eletricidade como parte do circuito interno de uma célula. As ferredoxinas que aparecem na vida moderna são complexas, mas criamos uma versão simplificada que ainda dá suporte à vida. Experimentos futuros podem se basear nesta versão simples para possíveis aplicações industriais , "Nanda disse.