“Várias questões sobre a origem da vida foram respondidas, mas ainda há muito a ser estudado”, disseram Stanley Miller e Harold Urey em 1959, após relatarem a síntese laboratorial de aminoácidos em condições terrestres primitivas. Com muitos avanços no futuro, os cientistas há muito que se debatem com uma questão fundamental – qual o material genético que se formou primeiro na Terra primitiva, DNA or RNA, Ou um pouco de ambos? Existem agora evidências que sugerem que DNA e RNA ambos podem ter coexistido na sopa primordial de onde as formas de vida podem ter evoluído com os respectivos materiais genéticos.
O dogma central da biologia molecular afirma que DNA faz RNA faz proteínas. Proteínas são responsáveis pela maioria, senão por todas as reações que ocorrem em um organismo. Toda a funcionalidade de um organismo depende principalmente de sua presença e interação de proteína moléculas. De acordo com o dogma central, proteínas são produzidos pelas informações contidas em DNA que é convertido em funcional proteína através de um mensageiro chamado RNA. Contudo, é possível que proteínas podem sobreviver de forma independente, sem qualquer DNA or RNA, como é o caso dos príons (mal dobrados proteína moléculas que não contêm DNA or RNA), mas podem sobreviver por conta própria.
Assim, pode haver três cenários para a origem da vida.
A) Se o proteínas ou seus blocos de construção foram capazes de se formar abioticamente durante a atmosfera que existia há bilhões de anos na sopa primordial, proteínas pode ser denominado como base de origem da vida. A evidência experimental a seu favor vem do famoso experimento de Stanley Miller1, 2, que mostrou que quando uma mistura de metano, amônia, água e hidrogênio são misturados e circulados por uma descarga elétrica, uma mistura de aminoácidos é formada. Isso foi novamente corroborado sete anos depois3 em 1959 por Stanley Miller e Harold Urey afirmando que a presença de atmosfera redutora na terra primordial deu origem à síntese de orgânico compostos na presença dos gases acima mencionados mais pequenas quantidades de monóxido de carbono e dióxido de carbono. A relevância dos experimentos de Miller-Urey foi questionada pela fraternidade científica durante vários anos, que pensava que a mistura de gases utilizada em suas pesquisas era muito redutora em relação às condições que existiam na Terra primordial. Uma série de teorias apontavam para uma atmosfera neutra contendo um excesso de CO2 com N2 e vapor de água4. No entanto, uma atmosfera neutra também foi identificada como um ambiente plausível para a síntese de aminoácidos.5. Além disso, para proteínas para atuarem como origens da vida, eles precisam se auto-replicar, levando a uma combinação de diferentes proteínas para atender às diferentes reações que ocorrem em um organismo.
B) Se a sopa primordial fornecesse condições para a construção de blocos de DNA e / ou RNA a ser formado, então qualquer um deles poderia ter sido o material genético. A pesquisa até agora favoreceu RNA ser o material genético para a origem das formas de vida devido à sua capacidade de se dobrar sobre si mesmo, existindo como uma fita única e agindo como uma enzima6, capaz de fazer mais RNA moléculas. Uma série de enzimas de RNA auto-replicantes7 foram descobertos ao longo dos anos sugerindo RNA ser o material genético inicial. Isto foi ainda fortalecido pela pesquisa realizada pelo grupo de John Sutherland que levou à formação de duas bases de RNA em um ambiente semelhante à sopa primordial ao incluir fosfato na mistura8. A formação de blocos de construção de RNA também foi demonstrada através da simulação de uma atmosfera redutora (contendo amônia, monóxido de carbono e água), semelhante à usada no experimento de Miller-Urey e, em seguida, passando descargas elétricas e lasers de alta potência através deles9. Se se acredita que o RNA seja o originador, então quando e como DNA e as proteínas surgem? Fez DNA desenvolver-se como material genético mais tarde devido à natureza instável do RNA e das proteínas seguiram o exemplo. As respostas a todas essas perguntas ainda permanecem sem resposta.
C) O terceiro cenário de que DNA e RNA podem coexistir na sopa primordial que levou à origem da vida veio de estudos publicados em 3rd Junho de 2020 pelo grupo de John Sutherland do Laboratório MRC em Cambridge, Reino Unido. Os pesquisadores simularam as condições que existiam na Terra primordial há bilhões de anos, com lagoas rasas em laboratório. Eles primeiro dissolveram produtos químicos que formam RNA em água, seguida de secagem e aquecimento e submissão à radiação UV que simulava os raios solares existentes no tempo primordial. Isto não só levou à síntese dos dois blocos de construção do RNA mas também de DNA, sugerindo que ambos os ácidos nucléicos coexistiram no momento da origem da vida10.
Com base no conhecimento contemporâneo existente hoje e honrando o dogma central da biologia molecular, parece plausível que o DNA e o RNA coexistiram que levaram à origem da vida e a formação das proteínas veio / ocorreu posteriormente.
No entanto, o autor deseja especular outro cenário onde todas as três importantes macromoléculas biológicas, viz. DNA, RNA e proteína existiam juntos na sopa primordial. As condições complicadas que existiam na sopa primordial envolvendo a natureza química da superfície da Terra, erupções vulcânicas e presença de gases como amônia, metano, monóxido de carbono, dióxido de carbono junto com água podem ter sido ideais para a formação de todas as macromoléculas. Uma dica disso foi fornecida pela pesquisa feita por Ferus et al., Onde nucleobases foram formadas na mesma atmosfera redutora9 usado no experimento de Miller-Urey. Se formos acreditar nessa hipótese, então, ao longo da evolução, diferentes organismos adotaram um ou outro material genético, o que favoreceu sua existência no futuro.
No entanto, à medida que tentamos compreender a origem das formas de vida, muitas pesquisas adicionais são necessárias para responder às questões fundamentais e pertinentes sobre como a vida se originou e se propagou. Isso exigiria uma abordagem “out-of-the-box”, sem depender de quaisquer preconceitos introduzidos em nosso pensamento pelos dogmas atuais seguidos na ciência.
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Referências:
1. Miller S., 1953. A Production of Amino Acids under Possible Primitive Earth Conditions. Ciência. 15 de maio de 1953: Vol. 117, Issue 3046, pp. 528-529 DOI: https://doi.org/10.1126/science.117.3046.528
2. Bada JL, Lazcano A. et al 2003. Prebiotic Soup – Revisiting the Miller Experiment. Science 02 de maio de 2003: Vol. 300, Issue 5620, pp. 745-746 DOI: https://doi.org/10.1126/science.1085145
3. Miller SL e Urey HC, 1959. Organic Compound Synthesis on the Primitive Earth. Science, 31 de julho de 1959: Vol. 130, edição 3370, pp. 245-251. DOI: https://doi.org/10.1126/science.130.3370.245
4. Kasting JF, Howard MT. 2006. Composição atmosférica e clima na Terra primitiva. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 361: 1733–1741 (2006). Publicado: 07 de setembro de 2006. DOI: https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1902
5. Cleaves HJ, Chalmers JH, et al 2008. Uma reavaliação da síntese orgânica prebiótica em atmosferas planetárias neutras. Orig Life Evol Biosph 38: 105-115 (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/s11084-007-9120-3
6. Zaug, AJ, Cech TR. 1986. A sequência intermediária RNA de Tetrahymena é uma enzima. Ciência 31 de janeiro de 1986: Vol. 231, Edição 4737, págs. 470-475 DOI: https://doi.org/10.1126/science.3941911
7. Wochner A, Attwater J, et al 2011. Ribozyme-Catalyzed Transcription of an Active Ribozyme. Ciência, 08 de abril: Vol. 332, Issue 6026, pp. 209-212 (2011). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1200752
8. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Synthesis of enabled pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
9. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Formação de nucleobases em uma atmosfera redutora de Miller-Urey. PNAS 25 de abril de 2017 114 (17) 4306-4311; publicado pela primeira vez em 10 de abril de 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
10. Xu, J., Chmela, V., Green, N. et al. 2020 Formação prebiótica seletiva de RNA pirimidina e DNA nucleosídeos de purina. Natureza 582, 60–66 (2020). Publicado: 03 de junho de 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2330-9
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