terça-feira, 11 de dezembro de 2018

A vida na Terra pode ter "originado" graças a uma versão "modificada" do DNA, descobrem cientistas

O estudo recente pode confirmar o papel principal do RNA em nossa história de origem.
A vida tem um novo ingrediente.

Nossa Terra pré-histórica, bombardeada com asteróides, repleta de poças geotérmicas borbulhantes, pode não parecer hospitaleira para a humanidade hoje em dia.
Mas em algum lugar neste mundo pré-vida, os produtos químicos certos se juntaram na seqüência precisa necessária para formar nossos blocos de construção essenciais.

Como? Durante décadas, os cientistas tentaram criar réplicas em miniatura da Terra infantil no laboratório. Lá, eles caçam os caminhos químicos que levaram à vida na Terra.
É atraente perseguir nossa história de origem. Mas essa busca pode trazer mais do que apenas emoção. O conhecimento de como a Terra construiu suas primeiras células poderia informar nossa busca por vida extraterrestre. Se identificarmos os ingredientes e o ambiente necessários para desencadear a vida espontânea, poderemos procurar condições semelhantes nos planetas em todo o nosso universo.

A vida precisa de três peças principais: proteína, DNA e RNA. Hoje, muitos pesquisadores da origem da vida acreditam que o RNA se formou primeiro, embora alguns cientistas especulem que proteínas e polímeros precederam o material genético.

Uma molécula complexa, porém versátil, o RNA armazena e transmite informações genéticas, ajuda a sintetizar proteínas e atua como um catalisador de inúmeras reações, tornando-o um candidato capaz para a coluna vertebral das primeiras células.

Para verificar essa “hipótese mundial do RNA”, os pesquisadores enfrentam dois desafios. Primeiro, eles precisam identificar quais ingredientes reagiram para criar os quatro nucleotídeos do RNA - adenina, guanina, citosina e uracila (A, G, C e U). Em segundo lugar, eles precisam determinar como o RNA armazenou e copiou informações genéticas para se replicar.

Até agora, os cientistas fizeram progressos significativos na descoberta de precursores para C e U. Mas A e G continuam indefinidos. Agora, em um artigo publicado no  PNAS ,  Jack W. Szostak , professor de Química e Biologia Química da Universidade de Harvard, juntamente com o primeiro autor e aluno de pós-graduação  Seohyun (Chris) Kim  sugerem que o RNA poderia ter começado com um conjunto diferente de bases nucleotídicas. .

No lugar da guanina, o RNA poderia ter se baseado em um substituto - inosina.

"Nosso estudo sugere que as primeiras formas de vida (com A, U, C e I) podem ter surgido de um conjunto diferente de nucleobases do que as encontradas na vida moderna (A, U, C e G)", disse Kim. . Como ele e sua equipe chegaram a essa conclusão?

O laboratório tenta fabricar nucleotídeos baseados em purinas A e G, produzindo muitos produtos secundários indesejáveis. Recentemente, no entanto, os pesquisadores descobriram uma maneira de fazer versões de adenosina e inosina - 8-oxo-adenosina e 8-oxo-inosina - a partir de materiais disponíveis na Terra primitiva. Kim e seus colegas decidiram investigar se o RNA construído com esses análogos poderia se replicar de maneira eficiente.

Mas os substitutos falharam em executar. Como um bolo assado com mel em vez de açúcar, o produto final pode parecer e ter gosto semelhante, mas também não funciona. O bolo de mel queima e se afoga em líquido. O RNA de 8-oxo-purina ainda tenta suas funções, mas perde tanto a velocidade quanto a precisão necessárias para se copiar. Se ele se replica muito lentamente, ele se desfaz antes de concluir o processo. Se fizer muitos erros, não poderá servir como uma ferramenta fiel para propagação e evolução.

Apesar de seu desempenho inadequado, as 8-oxo-purinas trouxeram uma surpresa inesperada. Como parte do teste, a equipe comparou as habilidades da 8-oxo-inosina contra um controle, a inosina. Ao contrário da sua contraparte 8-oxo, a inosina permitiu que o RNA se replicasse com alta velocidade e poucos erros. "Acabou por exibir taxas e fidelidades razoáveis ​​nas reações de cópia de RNA", concluiu a equipe. "Propomos que a inosina poderia ter servido como um substituto para a guanosina no início da vida".

A descoberta de Szostak e Kim afia um potencial caminho químico para o RNA primordial e a primeira vida. Com o tempo, o trabalho deles pode confirmar o papel principal do RNA em nossa história de origem. Ou os cientistas podem descobrir que a Terra primitiva oferecia múltiplos caminhos para o crescimento da vida. Eventualmente, armados com esse conhecimento, os cientistas poderiam identificar outros planetas que possuem os ingredientes essenciais e determinar se compartilhamos esse universo ou se estamos, de fato, sozinhos.