Como surgiu a vida na Terra? Cientistas acreditam ter descoberto o “elemento-chave”

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Uma equipa de investigadores da Ludwig-Maximilians-Universitaet, na Alemanha, mostrou que pequenas alterações nas moléculas de transferência de ARN (tARNs) permitem que se auto-agrupem numa unidade funcional que consegue replicar informações exponencialmente.

Uma equipa de biólogos alemães comprovou experimentalmente que as moléculas de ARN transportador poderiam ser o elemento principal na evolução da vida precoce no planeta. Sob certas condições, estas conseguem formar unidades funcionais e reproduzir a informação genética em progressão geométrica.

A transmissão da informação genética é realizada sequencialmente: primeiro, ocorre a transmissão do ADN para ARN (transcrição), e, depois, ocorre a síntese de proteína no molde de ARN (translação).

Durante a replicação, as proteínas copiam a informação genética codificada nas moléculas do ADN e guardada no núcleo da célula, distribuindo-a equitativamente entre as duas células-filhas durante a divisão celular. Depois, o processo repete-se.

O paradoxo deste processo é que, já na primeira etapa, os catalisadores de transcrição são  enzimas, responsáveis por desenrolar a hélice de ADN e separar as cadeias de nucleótidos.

Este é o exemplo clássico do problema da galinha e do ovo: as proteínas são necessárias para a transcrição da informação genética, mas a sua própria síntese depende da transcrição. No entanto, uma equipa de investigadores parece ter agora conseguido resolver este mistério.

Os biólogos da Universidade Ludwig-Maximilian de Munique, Alemanha, comprovaram experimentalmente que pequenas mudanças em moléculas do ácido ribonucleico transportador (ARNt) permitem-lhes efetuar de modo autónomo o auto-agrupamento molecular que pode reproduzir informação.

Desta forma, o ARN transportador, sendo um intermediário entre proteínas e ARN mensageiro, poderia ter sido um elemento-chave na evolução de formas precoces de vida. As moléculas do ARNt poderiam ter interagido, formando um tipo de módulo de replicação, capaz de replicar informação exponencialmente.

“A nossa investigação de formas precoces de replicação molecular e a nossa descoberta da relação entre replicação e translação aproximam-nos da reconstrução da origem da vida”, disse Dieter Braun, líder do estudo, em comunicado divulgado pelo EurekAlert.

Para que tal sistema funcione, é necessário um ambiente desequilibrado para lançamento dos respetivos processos químicos e físicos. Por isso, todas as experiências incluíram uma sequência repetida de flutuações de temperatura.

Cada experiência começou com um padrão, uma estrutura informacional composta por dois tipos de sequências centrais de ADN. Os investigadores demonstraram que, sob condições periodicamente alteradas, a estrutura binária do padrão consegue copiar-se repetidamente.

“Provavelmente, tal mecanismo de replicação existiu no microssistema hidrotermal na Terra primordial”, disse Braun.

Os cientistas sugerem que um ambiente favorável a tais ciclos de reações poderia ter aparecido em rochas porosas no fundo do mar, onde as flutuações naturais de temperatura estão ligadas às correntes de convecção.

O artigo foi publicado este mês na revista científica eLife.