Quando a Terra nasceu, foi uma bagunça. Meteoros e tempestades com raios provavelmente bombardearam a superfície do planeta onde nada, exceto produtos químicos sem vida, poderiam sobreviver. Como a vida se formou nessa confusão química é um mistério de bilhões de anos. Agora, um novo estudo oferece evidências de que os primeiros blocos de construção podem ter correspondido ao seu ambiente, começando mais confuso do que se pensava.

A vida é construída com três componentes principais:RNA e DNA - o código genético que, como gerentes de construção, programa como executar e reproduzir células - e proteínas, os trabalhadores que cumprem as suas instruções. Provavelmente, as primeiras células tinham as três peças. Hora extra, eles cresceram e se replicaram, competindo no jogo de Darwin para criar a diversidade da vida hoje:bactérias, fungos, Lobos, baleias e humanos.

Mas primeiro, RNA, O DNA ou as proteínas tiveram que se formar sem seus parceiros. Uma teoria comum, conhecido como a hipótese do "Mundo RNA", propõe que porque o RNA, ao contrário do DNA, pode se auto-replicar, essa molécula pode ter vindo primeiro. Embora estudos recentes tenham descoberto como os nucleotídeos da molécula - o A, C, G e U que formam sua espinha dorsal - poderiam ter se formado a partir de produtos químicos disponíveis na Terra primitiva, alguns cientistas acreditam que o processo pode não ter sido um caminho tão simples.

"Anos atrás, a ideia ingênua de que pools de ribonucleotídeos puros concentrados podem estar presentes na Terra primitiva foi ridicularizada por Leslie Orgel como 'o sonho do biólogo molecular, '"disse Jack Szostak, um ganhador do Prêmio Nobel, professor de química e biologia química e genética da Universidade de Harvard, e um investigador do Howard Hughes Medical Institute. "Mas não se sabia como o RNA homogêneo relativamente moderno poderia emergir de uma mistura heterogênea de diferentes materiais de partida."

Em um artigo publicado no Jornal da American Chemical Society , Szostak e colegas apresentam um novo modelo de como o RNA poderia ter surgido. Em vez de um caminho limpo, ele e sua equipe propõem um começo ao estilo Frankenstein, com RNA crescendo a partir de uma mistura de nucleotídeos com estruturas químicas semelhantes:arabinodesoxi e ribonucleotídeos (ANA, DNA, e RNA).

No cadinho de fusão química da Terra, é improvável que uma versão perfeita de RNA se formou automaticamente. É muito mais provável que muitas versões de nucleotídeos se fundiram para formar moléculas de patchwork com pedaços de RNA e DNA modernos, bem como moléculas genéticas em grande parte extintas, como ANA. Essas quimeras, como o monstruoso leão híbrido, águia e serpente criaturas da mitologia grega, podem ter sido os primeiros passos em direção ao RNA e ao DNA de hoje.

"A biologia moderna depende de blocos de construção relativamente homogêneos para codificar informações genéticas, "disse Seohyun Kim, pesquisador de pós-doutorado em química e primeiro autor do artigo. Então, se Szostak e Kim estiverem certos e as moléculas de Frankenstein vierem primeiro, por que eles evoluíram para um RNA homogêneo?

Kim os testou:ele comparou os híbridos primordiais potenciais com o RNA moderno, copiar manualmente as quimeras para imitar o processo de replicação do RNA. RNA puro, ele encontrou, é apenas melhor - mais eficiente, mais preciso, e mais rápido - do que suas contrapartes heterogêneas. Em outra descoberta surpreendente, Kim descobriu que os oligonucleotídeos quiméricos - como ANA e DNA - poderiam ter ajudado o RNA a desenvolver a capacidade de se copiar. "Curiosamente, " ele disse, "alguns desses ribonucleotídeos variantes mostraram ser compatíveis ou mesmo benéficos para a cópia de modelos de RNA."

Se a versão inicial mais eficiente do RNA se reproduzisse mais rápido do que suas contrapartes híbridas, então, hora extra, superaria a população de seus concorrentes. Isso é o que a equipe de Szostak teoriza que aconteceu na sopa primordial:os híbridos se transformaram em RNA e DNA modernos, que então ultrapassou seus ancestrais e, eventualmente, assumiu.

"Nenhum pool primordial de blocos de construção puros era necessário, "Disse Szostak." A química intrínseca da química da cópia de RNA resultaria, hora extra, na síntese de bits cada vez mais homogêneos de RNA. O motivo disso, como Seohyun mostrou tão claramente, é que quando diferentes tipos de nucleotídeos competem pela cópia de uma fita modelo, são os nucleotídeos de RNA que sempre vencem, e é o RNA que é sintetizado, não qualquer um dos tipos relacionados de ácidos nucléicos. "

Até aqui, a equipe testou apenas uma fração dos nucleotídeos variantes possíveis disponíveis na Terra primitiva. Então, como aqueles primeiros pedaços de RNA bagunçado, seu trabalho apenas começou.