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Mas como é que as células mais antigas e mais simples se mantiveram unidas antes da evolução de estruturas de membrana elaboradas?
Uma investigação recentemente publicada na revista Science Advances, Aman Agrawal, Bolseiro de Pós-Doutoramento em Engenharia Química, da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago e os seus colegas da Universidade de Chicago e de Houston, exploraram a possibilidade de a água da chuva ter desempenhado um papel crucial na estabilização das células primitivas, abrindo caminho para a complexidade da vida.
Jack Szostak demonstrou em 2017 que a rápida fusão e troca de materiais pode levar a uma mistura descontrolada de ARN, dificultando a evolução de sequências genéticas estáveis e distintas.
Esta limitação sugere que os coacervados podem não ser capazes de manter a compartimentação necessária para o início da vida, que é um requisito rigoroso para a seleção natural e a evolução.
Se as protocélulas coacervadas se fundissem incessantemente, e os seus genes se misturassem e trocassem continuamente entre si, todas se assemelhariam umas às outras sem qualquer variação genética.
Sem variação genética, nenhuma protocélula teria maior probabilidade de sobrevivência, reprodução e transmissão dos seus genes às gerações futuras.
Mas a vida atual prospera com uma variedade de material genético, o que sugere que a natureza resolveu de alguma forma este problema.
Assim, uma solução para este problema tinha de existir, possivelmente escondida à vista de todos.
Segundo o Science Alert, um estudo de Agrawal de 2022 demonstrou que as gotículas de coacervado podem ser estabilizadas e evitar a fusão se imersas em água desionizada — água que não contém iões dissolvidos e minerais.
As gotículas ejetam pequenos iões para a água, o que provavelmente permite que os polímeros com cargas opostas na periferia se aproximem uns dos outros e formem uma camada de pele mesclada. Esta “parede” emaranhada impede efetivamente a fusão das gotículas.
Com os seus colegas e colaboradores, incluindo Matthew Tirrell e Jack Szostak, Agrawal estudou a troca de material genético entre protocélulas. “Colocámos duas populações separadas de protocélulas, tratadas com água desionizada, em tubos de ensaio”.
“Uma dessas populações continha ARN. Quando as duas populações foram misturadas, o ARN permaneceu confinado nas respetivas protocélulas durante dias. As “paredes” de malha das protocélulas impediram a fuga do ARN. Em contrapartida, quando misturámos protocélulas que não foram tratadas com água desionizada, o ARN difundiu-se de uma protocélula para a outra em segundos”, explicou.
Inspirado por estes resultados, Alamgir Karim questionou-se se a água da chuva, que é uma fonte natural de água sem iões, poderia ter feito a mesma coisa no mundo pré-biótico.
Com outro colega, Anusha Vonteddu, Agrawal descobriu que a água da chuva estabiliza efetivamente as protocélulas contra a fusão.
Acreditamos que a chuva pode ter preparado o caminho para as primeiras células.
“O estudo das origens da vida responde tanto à curiosidade científica sobre os mecanismos que conduziram à vida na Terra como a questões filosóficas sobre o nosso lugar no universo e a natureza da existência”.
Atualmente, a investigação debruça-se sobre o início da replicação dos genes nas protocélulas. Na ausência das proteínas modernas que fazem cópias dos genes dentro das células, o mundo pré-biótico teria dependido de reações químicas simples entre nucleótidos — os blocos de construção do material genético — para fazer cópias de ARN.
Compreender como os nucleótidos se juntaram para formar uma longa cadeia de ARN é um passo crucial para decifrar a evolução pré-biótica.
Para abordar a questão profunda da origem da vida, é crucial compreender as condições geológicas, químicas e ambientais na Terra primitiva, há cerca de 3,8 mil milhões de anos.
