Há bilhões de anos, as moléculas em uma Terra sem vida e tumultuada se misturaram, formando as primeiras formas de vida. Épocas mais tarde, uma forma de vida maior e mais inteligente está se concentrando em experimentos de laboratório, tentando entender seu próprio começo.
Enquanto alguns dizem que a vida surgiu de simples cadeias de moléculas, outros dizem que as reações químicas iniciais formaram RNA auto-replicante. Um parente do DNA, o RNA atua como um decodificador ou mensageiro de informações genéticas.
Um novo estudo fornece evidências para a idéia do RNA, conhecida como "hipótese mundial do RNA". Mas pelo menos um ingrediente do RNA inicial pode diferir do que é encontrado na forma moderna, relatou um grupo de cientistas em 3 de dezembro na revista Proceedings da National Academy of Sciences.
O RNA moderno, juntamente com sua estrutura principal de açúcar e fosfato, é constituído por quatro blocos principais: nucleobases chamadas adenina (A), citosina (C), guanina (G) e uracilo (U).
Mas acontece que o RNA inicial pode ter uma nucleobase que não faz parte da forma moderna.
Em pequenos tubos de plástico, os pesquisadores colocam água, um pouco de sal, tampão para manter o pH básico e íons de magnésio para acelerar as reações. Essas condições são semelhantes às encontradas em um lago ou lagoa de água doce, um lago de cratera ou o tipo de lago ou piscina encontrado em regiões vulcânicas como o Parque Nacional de Yellowstone - todos os lugares onde a vida poderia ter começado.
Os pesquisadores então adicionaram um pequeno pedaço de RNA chamado primer anexado a um pedaço maior de RNA chamado template. Um novo RNA é produzido quando um primer copia o RNA modelo, através do emparelhamento de bases. As nucleobases se combinam de maneira única; C se liga apenas a G e A se liga apenas a U.
Os pesquisadores adicionaram as nucleobases (A, C, G e U) para que pudessem se ligar ao modelo e, assim, estender a peça mais curta, o primer. Os resultados mostraram que, com ingredientes do RNA moderno, a reação não funcionou rápido o suficiente para o RNA se formar e se replicar sem erros.
Mas então, os pesquisadores adicionaram outro produto químico, chamado inosina, à mistura, em vez da molécula à base de guanina. Depois disso, os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que o RNA poderia se formar e se replicar um pouco mais precisamente do que em uma mistura com guanina.
Essa mistura não causou o que chamamos de "catástrofe de erro", o que significa que mutações ou erros aleatórios nas repetições permaneceram abaixo de um limite, garantindo que eles pudessem ser eliminados antes da acumulação.
"O fato de superar o problema da catástrofe do erro é um teste importante de importância", disse David Deamer, biólogo da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, que não fez parte do estudo. Seu único problema é a alegação de que a inosina é mais plausível na produção de RNA primitivo do que em outras bases alternativas, disse Deamer. Ele ainda não acha que as outras bases devam ser excluídas, já que "essa é uma reivindicação bastante ampla ... baseada em uma reação química altamente específica", disse Deamer à Live Science
Mas como a inosina pode ser facilmente derivada de outro par de bases, a adenina, torna o processo de originar a vida "mais fácil" do que se você tivesse que produzir guanina a partir do zero, disse John Sutherland, pesquisador das origens químicas da biologia molecular no MRC. Laboratório de Biologia Molecular no Reino Unido, que também não fazia parte do estudo.
As descobertas quebram "a sabedoria convencional de que a inosina não poderia ter sido útil", disse Sutherland à Live Science. A inosina ganhou essa reputação porque trabalha em um trabalho muito específico em uma forma de RNA chamado RNA de transferência, que decodifica informações genéticas.
Pensa-se que a inosina "oscila" ou se liga a vários pares de bases em vez de a um único. Isso a tornaria uma molécula pobre por fornecer instruções únicas para formar um novo RNA, porque não haveria uma direção clara para o que a inosina poderia se ligar. E assim, "muitos de nós pensamos erroneamente que isso era uma propriedade inerente à inosina", disse Sutherland. Mas este estudo mostrou que a inosina, no contexto do mundo onde o RNA surgiu pela primeira vez, não oscila, mas emparelha-se de forma confiável com a citosina, acrescentou.
"Tudo faz sentido agora, mas com base nos resultados mais antigos, não esperávamos que a inosina funcionasse tão bem quanto", disse o autor sênior do estudo, Jack Szostak, professor de química e biologia química na Universidade de Harvard, que também é um ganhador do Nobel.
Szostak e sua equipe estão agora tentando descobrir de que outra forma esse RNA primitivo poderia ter sido diferente do RNA moderno - e como ele acabou se transformando em RNA moderno. Além disso, grande parte de seu laboratório está focada em como as moléculas de RNA se replicam antes que as enzimas evoluam. (As enzimas são proteínas que aceleram as reações químicas.)
"Este é um grande desafio", disse Szostak à Live Science. "Nós fizemos muitos progressos, mas ainda existem quebra-cabeças não resolvidos".
Sutherland também observou que o campo geralmente está passando de uma pura "hipótese mundial do RNA" para uma que vê mais componentes misturados no caldeirão que criou a vida. Isso inclui lipídios, peptídeos, proteínas e fontes de energia. Ele acrescentou que, na mente dos pesquisadores, "é um mundo de RNA menos purista do que costumava ser".
