Ciência e Tecnologia

04/01/2021 | domtotal.com

Descoberta impulsiona teoria de que a vida na Terra surgiu da mistura RNA-DNA

A reação poderia ter montado blocos de DNA antes que formas de vida e suas enzimas existissem

Uma reação química pode ter entrelaçado moléculas de DNA com o de RNA
Uma reação química pode ter entrelaçado moléculas de DNA com o de RNA (IStock)

Químicos da Scripps Research Institute, na Califórnia (EUA) fizeram uma descoberta que suporta uma nova visão surpreendente de como a vida se originou em nosso planeta. Em um estudo publicado na revista de química Angewandte Chemie, eles demonstraram que um composto simples chamado diamidofosfato (DAP), que estava plausivelmente presente na Terra antes da vida surgir, poderia ter quimicamente tricotado blocos de construção de DNA chamados deoxynucleosídeos em fios de DNA primordial.

O novo achado é o mais recente de uma série de descobertas, ao longo dos últimos anos, apontando para a possibilidade de que o DNA e seu primo químico próximo RNA surgiram juntos como produtos de reações químicas semelhantes, e que as primeiras moléculas autorreplicantes - as primeiras formas de vida na Terra - eram misturas dos dois.

A descoberta também pode levar a novas aplicações práticas em química e biologia, mas seu principal significado é que ela aborda a velha questão de como a vida na Terra surgiu pela primeira vez. Em particular, abre caminho para estudos mais extensos de como as misturas de DNA-RNA autorreplicante poderiam ter evoluído e se espalhado na Terra primordial e, finalmente, semeado a biologia mais madura dos organismos modernos.

"Essa descoberta é um passo importante para o desenvolvimento de um modelo químico detalhado de como as primeiras formas de vida se originaram na Terra", diz o autor sênior do estudo, Ramanarayanan Krishnamurthy, professor associado de química na Scripps Research.

A descoberta também afasta o campo da química de origem da vida da hipótese que a dominou nas últimas décadas: a hipótese do "RNA World" afirma que os primeiros replicadores eram baseados em RNA, e que o DNA surgiu apenas mais tarde como um produto das formas de vida do RNA.

O RNA é muito pegajoso?

Krishnamurthy e outros duvidaram da hipótese do RNA World em parte porque as moléculas de RNA podem simplesmente ter sido muito "pegajosas" para servir como os primeiros autorreplicadores. Um fio de RNA pode atrair outros blocos individuais de construção de RNA, que se ater a ele para formar uma espécie de fio de imagem espelhada - cada bloco de construção na nova vertente ligando ao seu bloco de construção complementar na vertente original, "modelo". Se a nova vertente pode se desprender da cadeia do modelo, e, pelo mesmo processo, começar a formar outros novos fios, então ele alcançou o feito de autorreplicação que está por trás da vida.

Mas, embora os fios de RNA possam ser bons em criar fios complementares, eles não são tão bons em se separar desses fios. Organismos modernos fazem enzimas que podem forçar fios de RNA ou DNA a seguirem caminhos separados, permitindo assim a replicação, mas não está claro como isso poderia ter sido feito em um mundo onde enzimas ainda não existiam.

Uma solução quimérica

Krishnamurthy e colegas mostraram em estudos recentes que fios moleculares "quiméricos" que são parte DNA e parte RNA podem ter sido capazes de contornar esse problema, porque eles podem modelar fios complementares de uma maneira menos pegajosa que lhes permite separar relativamente facilmente.

Os químicos também mostraram em artigos amplamente citados nos últimos anos que os simples blocos de construção ribonucleosídeos e desoxynucleosídeos, de RNA e DNA, respectivamente, poderiam ter surgido sob condições químicas muito semelhantes no início da Terra.

Além disso, em 2017, eles relataram que o composto orgânico DAP poderia ter desempenhado o papel crucial de modificar ribonucleosídeos e amarrá-los juntos nos primeiros fios de RNA. O novo estudo mostra que o DAP em condições semelhantes poderia ter feito o mesmo para o DNA.

"Descobrimos, para nossa surpresa, que usar o DAP para reagir com desoxynucleosídeos funciona melhor quando os desoxirimentos não são todos iguais, mas são misturas de diferentes 'letras' de DNA, como A e T, ou G e C, como DNA real", diz o primeiro autor Eddy Jiménez, pesquisador de pós-doutorado associado no laboratório Krishnamurthy.

"Agora que entendemos melhor como uma química primordial poderia ter feito os primeiros RNAs e DNAs, podemos começar a usá-lo em misturas de blocos de construção ribonucleosídeos e desoxídricos para ver quais moléculas quimricas são formadas -- e se elas podem se autorreplicar e evoluir", diz Krishnamurthy.

Ele observa que o trabalho também pode ter aplicações práticas amplas. A síntese artificial de DNA e RNA -- por exemplo, na técnica "PCR" que está por trás dos testes de Covid-19 - equivale a um vasto negócio global, mas depende de enzimas relativamente frágeis e, portanto, têm muitas limitações. Métodos químicos robustos e sem enzimas para fazer DNA e RNA podem acabar sendo mais atraentes em muitos contextos, diz Krishnamurthy.


Science Daily



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