É o enigma definitivo do ovo e da galinha. A vida não funciona sem minúsculas máquinas moleculares chamadas ribossomos, cujo trabalho é traduzir genes em proteínas. Mas os próprios ribossomos são necessários para produzir RNA e proteínas. Então, como surgiu a primeira vida?
Os pesquisadores podem ter dado o primeiro passo para resolver esse mistério. Eles mostraram que as moléculas de RNA podem desenvolver proteínas curtas chamadas peptídeos por si só – sem necessidade de ribossomo. Além disso, essa química funciona em condições provavelmente presentes na Terra primitiva.
“É um avanço importante”, diz Claudia Bonfio, química de origem da vida da Universidade de Estrasburgo que não participou do trabalho. O estudo, diz ela, fornece aos cientistas uma nova maneira de pensar sobre como os peptídeos foram construídos.
Pesquisadores que estudam a origem da vida há muito consideram o RNA o ator central porque ele pode carregar informações genéticas e catalisar as reações químicas necessárias. Provavelmente estava presente em nosso planeta antes da evolução da vida. Mas para dar origem à vida moderna, o RNA teria que de alguma forma “aprender” a produzir proteínas e, eventualmente, ribossomos. “No momento, o ribossomo simplesmente cai do céu”, diz Thomas Carell, químico da Universidade Ludwig Maximilian de Munique.
Uma pista para este enigma veio de um trabalho de laboratório anterior. Em 2018, Carell e seus colegas estavam tentando entender como as quatro bases “canônicas” do RNA poderiam ter se formado a partir de moléculas mais simples. Nas células modernas, essas bases de RNA – guanina, uracila, adenina e citosina – compõem as letras genéticas no RNA mensageiro (mRNA) que os ribossomos lêem e traduzem em proteínas. No entanto, outras bases de RNA “não canônicas” também são onipresentes nas células modernas, desempenhando uma variedade de papéis. Isso inclui estabilizar a ligação entre RNAs canônicos e os “RNAs de transferência” que ajudam os ribossomos a converter o código genético do mRNA em proteínas.
Carell e seus colegas notaram que alguns desses RNAs não canônicos poderiam ter sido sintetizados a partir de moléculas simples na Terra primitiva. Eles e outros passaram a mostrar que algumas bases não canônicas podem se ligar a aminoácidos, os blocos de construção das proteínas, levantando a possibilidade de também ligá-los em peptídeos.
Agora, a equipe de Carell relata que um par de bases de RNA não canônicas pode fazer exatamente isso. Eles começaram com pares de cadeias de RNA, cada uma composta por cadeias de bases de RNA ligadas entre si em uma cadeia. Esses pares de fitas eram complementares, permitindo que eles se reconhecessem e se ligassem. Em uma extremidade da primeira fita – chamada de fita “doadora” – eles incluíam uma base de RNA não canônica, chamada em6A, que é capaz de se ligar a um aminoácido. No final da segunda fita de RNA – chamada de fita “aceitadora” – eles adicionaram outra base de RNA não canônica, chamada mnm5VOCÊ.
A equipe de Carell descobriu que quando as fitas de RNA doador e aceptor complementares se unem, o mnm5U agarrou o aminoácido no t6A. Com a adição de apenas um pouco de calor, t6A deixou ir e passou seu aminoácido para mnm5U, e as fitas complementares se dissociaram e se separaram.
Mas o processo pode se repetir. Uma segunda fita doadora carregando outro aminoácido poderia então se ligar à fita aceptora e passar sobre seu aminoácido, que estava ligado ao primeiro. O processo pode criar cadeias peptídicas de até 15 aminoácidosa equipe relata hoje em Natureza.
Carell e seus colegas também descobriram que quando as fitas de RNA complementares contendo pares de bases de RNA não canônicas se unem, os aminoácidos que eles compartilham inicialmente fortalecem a ligação das duas fitas de RNA. O resultado, diz Bonfio, é que na Terra primitiva, a formação de peptídeos e RNAs pode ter sido sinérgica: RNAs podem ter ajudado a formar peptídeos, e peptídeos podem ter ajudado a estabilizar e formar RNAs cada vez mais longos.
Ela e Carell dizem que essa sinergia poderia ter produzido uma vasta diversidade química de RNAs, peptídeos e combinações dos dois que poderiam ter dado origem à química complexa necessária para a vida – tudo sem a necessidade de ribossomos.
Carell reconhece que o trabalho é apenas “um primeiro degrau”. Os pesquisadores ainda precisam demonstrar como as cadeias de RNA – contendo bases canônicas ou não – poderiam ter selecionado sequências específicas de aminoácidos necessários para proteínas reais. Mas com um trampolim no lugar, os pesquisadores da origem da vida agora têm uma ideia de onde procurar a seguir.
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