Na busca pelas origens químicas da vida, pesquisadores descobriram um possível caminho alternativo para o surgimento do padrão de DNA característico:de acordo com os experimentos, os pares de bases de DNA característicos podem se formar por aquecimento a seco, sem água ou outros solventes. A equipe liderada por Ivan Halasz do Rudjer Boskovic Institute e Ernest Mestrovic da empresa farmacêutica Xellia apresenta suas observações da fonte de raios-X PETRA III do DESY no jornal Comunicações Químicas .

“Uma das questões mais intrigantes na busca pela origem da vida é como ocorreu a seleção química e como as primeiras biomoléculas se formaram, "diz Tomislav Stolar do Instituto Rudjer Boskovic em Zagreb, o primeiro autor no artigo. Enquanto as células vivas controlam a produção de biomoléculas com seu maquinário sofisticado, os primeiros blocos de construção moleculares e supramoleculares da vida foram provavelmente criados por química pura e sem catálise enzimática. Para seu estudo, os cientistas investigaram a formação de pares de nucleobases que atuam como unidades de reconhecimento molecular no ácido desoxirribonucléico (DNA).

Nosso código genético é armazenado no DNA como uma sequência específica soletrada pelas nucleobases adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). O código é organizado em dois longos, fitas complementares enroladas em uma estrutura de dupla hélice. Nos fios, cada nucleobase é pareada com um parceiro complementar na outra fita:adenina com timina e citosina com guanina.

"Apenas combinações específicas de emparelhamento ocorrem no DNA, mas quando as nucleobases são isoladas, elas não gostam de se ligar umas às outras. Então, por que a natureza escolheu esses pares de bases? ", Diz Stolar. As investigações sobre o emparelhamento de nucleobases surgiram após a descoberta da estrutura de dupla hélice do DNA por James Watson e Francis Crick em 1953. No entanto, foi bastante surpreendente que tenha havido pouco sucesso em alcançar o emparelhamento de nucleobases específicas em condições que poderiam ser consideradas prebioticamente plausíveis.

"Exploramos um caminho diferente, "relata o co-autor Martin Etter do DESY." Tentamos descobrir se os pares de bases podem ser gerados por energia mecânica ou simplesmente por aquecimento. "Para este fim, a equipe estudou nucleobases metiladas. Ter um grupo metil (-CH3) ligado às respectivas nucleobases, em princípio, permite que elas formem ligações de hidrogênio no lado Watson-Crick da molécula. Nucleobases metiladas ocorrem naturalmente em muitos organismos vivos, onde cumprem uma variedade de funções biológicas.

No laboratório, os cientistas tentaram produzir pares de nucleobases por trituração. Pós de duas nucleobases foram carregados em uma jarra de moagem junto com bolas de aço, que serviu como meio de moagem, enquanto os potes eram agitados de maneira controlada. O experimento produziu pares A:T que também haviam sido observados por outros cientistas antes. Moer, no entanto, não conseguiu a formação de pares G:C.

Em uma segunda etapa, os pesquisadores aqueceram os pós de citosina e guanina moídos. "A cerca de 200 graus Celsius, pudemos de fato observar a formação de pares citosina-guanina, "relata Stolar. Para testar se as bases formam apenas os pares conhecidos em condições térmicas, a equipe repetiu os experimentos com misturas de três e quatro nucleobases na estação de medição P02.1 da fonte de raios-X PETRA III do DESY. Aqui, a estrutura cristalina detalhada das misturas pode ser monitorada durante o aquecimento e a formação de novas fases pode ser observada.

"A cerca de 100 graus Celsius, pudemos observar a formação dos pares adenina-timina, e a cerca de 200 graus Celsius a formação de pares Watson-Crick de guanina e citosina, "diz Etter, chefe da estação de medição. "Qualquer outro par de bases não se formou, mesmo quando ainda mais aquecido, até a fusão." Isso prova que a reação térmica do par de nucleobases tem a mesma seletividade do DNA.

"Nossos resultados mostram uma possível rota alternativa de como os padrões de reconhecimento molecular que observamos no DNA poderiam ter sido formados, "acrescenta Stolar." As condições do experimento são plausíveis para a jovem Terra que era quente, fervendo caldeirão com vulcões, terremotos, impactos de meteoritos e todos os tipos de outros eventos. Nossos resultados abrem muitos novos caminhos na busca pelas origens químicas da vida. "A equipe planeja investigar esta rota com mais experimentos em P02.1.