Toda a vida, tal como a conhecemos, utiliza exatamente a mesma molécula portadora de energia — é uma espécie de “combustível celular universal”.
No entanto, a química antiga pode agora explicar como essa molécula acabou por ser a ATP (trifosfato de adenosina), de acordo com um novo estudo publicado na PLOS Biology, a 4 de outubro.
A ATP é uma molécula orgânica, carregada pela fotossíntese ou pela respiração celular (a forma como os organismos decompõem os alimentos) e utilizada em cada célula. Todos os dias, reciclamos o nosso próprio peso corporal em ATP.
Em ambos os sistemas, uma molécula de fosfato é adicionada ao ADP (difosfato de adenosina) através de uma reação chamada fosforilação — resultando em ATP.
As reações que libertam esse mesmo fosfato (noutro processo chamado hidrólise) fornecem energia química que as nossas células utilizam para inúmeros processos, desde a sinalização do cérebro até ao movimento e reprodução.
Como a ATP ascendeu ao domínio metabólico, acabou por se tornar um mistério de longa data na área da biologia e o foco desta nova investigação.
“Os nossos resultados sugerem que a emergência da ATP como moeda energética universal da célula não foi o resultado de um ‘acidente congelado'”, mas sim de interações únicas de moléculas de fosforilação, explica Nick Lane, bioquímico evolucionista da University College London (UCL).
O facto de a ATP ser utilizada por todos os seres vivos sugere que já existe desde o início da vida e mesmo antes, durante as condições pre-bióticas.
Mas os investigadores estão perplexos quanto à forma como isto pode acontecer quando a ATP tem uma estrutura tão complicada que envolve seis reações de fosforilação diferentes, e muita energia para criar a partir do zero.
“Não há nada de especial nas ligações de ‘alta energia’ [fósforo] na ATP”, realça Silvana Pinna, bioquímica que fez parte da investigação.
Mas como a ATP também ajuda a construir as informações genéticas das nossas células, pode ter sido utilizada para criar energia através deste outro caminho, de acordo com a equipa de investigação, citada pela Science Alert.
Os investigadores suspeitam que outras moléculas devem ter estado inicialmente envolvidas no complicado processo de fosforilação. Assim, analisaram de perto outra molécula fosforilante, AcP, que ainda é utilizada por bactérias e arquebactérias no seu metabolismo de produtos químicos, incluindo o fosfato e o tioéster — um produto químico que se pensa ter sido abundante no início da vida.
Ao testar a capacidade de outros iões e minerais para catalisar a formação de ATP na água, os investigadores não puderam replicar isto com outros metais substitutos ou moléculas fosforilizantes.
“Foi muito surpreendente descobrir que a reação é tão seletiva — no ião metálico, no doador de fosfato e no substrato — com moléculas que a vida ainda usa”, diz Pinna.
“O facto de isto acontecer melhor na água em condições suaves e compatíveis com a vida é realmente bastante importante para a compreensão da origem da vida”, realça ainda a investigadora.
Isto sugere que com AcP, estas reações de armazenamento de energia podem ter lugar em condições prebióticas, antes da vida biológica estar lá para acumular e estimular o ciclo agora auto-perpetuador da produção de ATP.
Além disso, as experiências sugerem que a criação de ATP prebiótico era mais provável que ocorresse em água doce, onde reações fotoquímicas e erupções vulcânicas, por exemplo, poderiam fornecer a mistura certa de ingredientes.
Embora isto não exclua completamente a sua ocorrência no mar, dá a entender que pode ter exigido uma forte ligação à terra, notam os autores do estudo.
“Os nossos resultados sugerem que a ATP se estabeleceu como a moeda energética universal num mundo prebiótico e monomérico, com base na sua química invulgar na água”, escrevem os investigadores.
Além disso, os gradientes de pH em sistemas hidrotermais podem ter criado uma relação desigual de ATP para ADP, permitindo ao ATP conduzir o trabalho, mesmo no mundo prebiótico das pequenas moléculas.
