Os químicos do Scripps Research Institute (TSRI) deram um grande passo para responder a uma das questões mais fundamentais da ciência:dadas as condições certas, surgiria vida num planeta distante?

A resposta, de acordo com o seu novo trabalho, é provavelmente sim.

"Agora temos um caminho que vai mais ou menos dos materiais iniciais muito simples disponíveis na Terra primitiva até as complexas moléculas prebióticas necessárias para a origem da vida", disse Ramanarayanan Krishnamurthy, professor do TSRI e membro do Instituto Skaggs de Pesquisa. Biologia Química.

Durante décadas, os cientistas têm tentado compreender como a primeira célula se originou da matéria inanimada – um conceito frequentemente referido como a “origem da vida”. Muitos biólogos acreditam que a molécula de RNA – que armazena informações (como o DNA) e desempenha atividades (como as proteínas) – pode ter sido o ancestral molecular original que levou ao primeiro organismo vivo. O RNA, entretanto, é feito de blocos de construção bastante difíceis de encontrar.

Mas num relatório publicado na revista Nature Chemistry, a equipe de Krishnamurthy apresenta novos insights que podem mudar a visão sobre como surgiu a primeira molécula replicadora.

O laboratório de Krishnamurthy, junto com o do professor do TSRI, Matthew Disney, e do ex-pós-doutorado do TSRI e atual professor da Universidade da Carolina do Sul, Andrew Ellington, estudou o conceito de que o código genético poderia ter surgido naturalmente de uma mistura muito complexa de blocos de construção. Mas o que eles realmente precisavam era de uma explicação simples e realista de como esses blocos de construção originais poderiam ter se formado.

"Você não pode começar a falar sobre a origem da vida sem primeiro considerar a origem dos blocos de construção certos", disse o primeiro autor e estudante de pós-graduação do TSRI, Yunwei Mao. “Felizmente, temos algumas décadas de trabalho nos dizendo quais blocos de construção simples são necessários para formar cadeias de RNA”.

Um desses blocos de construção simples é a molécula isocitosina, que em pesquisas anteriores os cientistas do TSRI demonstraram ser capaz de se reunir espontaneamente para formar os blocos de construção essenciais das moléculas genéticas, conhecidos como nucleotídeos.

Trabalhando em estreita colaboração com Krishnamurthy, Disney e Ellington, Mao e os seus colegas identificaram agora uma explicação muito plausível de como a isocitosina poderia ter surgido na Terra primitiva. Eles começaram identificando o conjunto mais simples de condições que permitiriam a formação de isocitosina, misturando componentes simples, como cianeto de hidrogênio, em água e submetendo-o à luz ultravioleta (UV). Através de uma série de experimentos, eles conseguiram mostrar que a reação principal é catalisada naturalmente:em essência, a reação é desencadeada após a exposição inicial à luz UV e pode gerar isocitosina de forma relativamente rápida.

As implicações desta descoberta, disse Krishnamurthy, são profundas:"Isso significa que os blocos de construção necessários para iniciar um sistema genético podem, de fato, surgir sob condições bastante simples e realistas na Terra primitiva. Agora podemos imaginar um cenário onde o a química muito simples que vemos nas nuvens interestelares dá origem à complexidade que vemos na biologia da Terra."

Os investigadores observam, no entanto, que passos adicionais devem ser trabalhados antes que a sua teoria possa ser considerada completa. Por exemplo, eles precisam descobrir como as moléculas de isocitosina que geraram podem ser transformadas em ribonucleotídeos – os blocos de construção do RNA. Além disso, querem compreender o mecanismo molecular detalhado que permite a formação espontânea de informação genética a partir de uma mistura complexa ou de moléculas orgânicas.

Este trabalho foi apoiado pela concessão W911NF-13-C-0043 da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) e pela concessão R01GM078401 dos Institutos Nacionais de Saúde.