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14/05/2009

Químico mostra como RNA pode ser o ponto de partida da vida

The New York Times
Nicholas Wade
Um químico inglês encontrou o portal oculto para o mundo do RNA, o meio químico a partir do qual acredita-se que as primeiras formas de vida surgiram na Terra há cerca de 3,8 bilhões de anos.

Ele solucionou um problema que há 20 anos frustra os pesquisadores que tentam entender a origem da vida -como os blocos de construção do RNA, chamados nucleotídeos, poderiam ter se agrupado espontaneamente nas condições da Terra primitiva. A descoberta, se correta, deve colocar os pesquisadores na direção correta da solução de muitos outros mistérios a respeito da origem da vida.

O autor, John D. Sutherland, um químico da Universidade de Manchester, comparou seu trabalho a um quebra-cabeça no qual as primeiras pistas tornam as outras mais fáceis. "Se completamos uma fileira é uma pergunta em aberto", ele disse. "Nossa preocupação é que pode não estar certo."

Outros pesquisadores acreditam que ele conseguiu um grande avanço na química prebiótica, o estudo das reações químicas naturais que precederam as primeiras células vivas. "É precisamente por esse trabalho abrir muitas novas direções de pesquisa que ele permanecerá por anos com um dos maiores avanços na química prebiótica", escreveu Jack Szostak, do Hospital Geral de Massachusetts, em um comentário na revista "Nature", onde o trabalho será publicado na quinta-feira.

Os cientistas há muito suspeitam que as primeiras formas de vida carregavam sua informação biológica não no DNA, mas no RNA, seu primo químico próximo. Apesar do DNA ser mais conhecido devido ao seu armazenamento de informação genética, o RNA realiza muitas das operações mais difíceis nas células vivas. Eras atrás, o RNA parece ter delegado a tarefa de armazenamento de dados para o quimicamente mais estável DNA. Se as primeiras formas de vida eram baseadas em RNA, então a questão é explicar como as primeiras moléculas de RNA foram formadas.

Há mais de 20 anos os pesquisadores trabalham neste problema. Os blocos de construção do RNA, conhecidos como nucleotídeos, cada um constituído de uma base química, uma molécula de açúcar chamada ribose e um grupo de fosfato. Os químicos rapidamente encontraram formas naturais plausíveis para cada um destes componentes se formarem a partir de reações químicas naturais. Mas não havia forma natural deles todos se unirem.

A aparição espontânea desses nucleotídeos na Terra primitiva "seria quase um milagre", escreveram dois importantes pesquisadores, Gerald Joyce e Leslie Orgel, em 1999. Outros estavam tão desesperados que acreditavam que outras moléculas deviam ter precedido o RNA e começaram a procurar por um mundo pré-RNA.

O milagre agora parece ter sido explicado. No artigo na "Nature", Sutherland e seus colegas, Matthew W. Powner e Beatrice Gerland, relatam que pegaram os mesmos elementos químicos iniciais usados pelos outros, mas fizeram com que reagissem em uma ordem diferente e em combinações diferentes do que nos experimentos anteriores.

Em vez de fazer com que os elementos químicos começassem formando um açúcar e uma base, eles os misturaram em uma ordem diferente, na qual os elementos químicos formaram naturalmente um composto que é meio açúcar e meio base. Quando outros compostos meio açúcar e meio base foram acrescentados, surgiu o nucleotídeo de RNA chamado citidina monofosfato.

Um segundo nucleotídeo é criado quando luz ultravioleta é apontada à mistura. Sutherland disse que ainda não encontrou formas naturais de gerar os outros dois tipos de nucleotídeos encontrados nas moléculas de RNA, mas a síntese dos dois primeiros era considerada a mais difícil.

Se todos os quatro nucleotídeos se formassem naturalmente, eles se agrupariam facilmente para formar uma molécula de RNA com uma estrutura de grupos alternados de açúcar e fosfato. As bases ligadas ao açúcar constituem um alfabeto de quatro letras no qual informação biológica pode ser representada.

"Minha suposição é de que estamos aqui neste planeta fundamentalmente em consequência de uma química orgânica", disse Sutherland. "Logo, deve ser uma química que deseja funcionar."

As reações que ele descreveu parecem convincentes para muitos outros químicos. "A química é muito robusta -todos os resultados são bons e a química é simples", disse Joyce, um especialista na origem química da vida do Instituto de Pesquisa Scripps, em La Jolla, Califórnia.

Na reconstrução de Sutherland, o fosfato exerce um papel crítico não apenas como ingrediente, mas também como catalisador e na regulação da acidez. Joyce disse que ficou tão impressionado com o papel do fosfato que "isto me faz pensar em mim mesmo não como uma forma de vida baseada em carbono, mas como uma forma de vida baseada em fosfato".

Mas a proposta de Sutherland não convenceu todo mundo. Robert Shapiro, um químico da Universidade de Nova York, disse que a receita "definitivamente não atende meu critério de caminho plausível para o mundo do RNA". Ele disse que o cianoacetileno, um dos supostos materiais iniciais de Sutherland, é rapidamente destruído por outros elementos químicos e sua aparição em forma pura na Terra primitiva "poderia ser considerada uma fantasia".

Sutherland respondeu que o elemento químico é consumido mais rapidamente na reação que ele propõe, e como já foi detectado em Titã, não há motivo para não estar presente na Terra primitiva.

Se a proposta de Sutherland estiver correta, ela estabelecerá as condições que ajudariam a solucionar os muitos problemas na reconstrução da origem da vida. Darwin, na famosa carta de 1871 ao botânico Joseph Hooker, resumiu que a vida começou "em algum pequeno lago quente, com todo tipo de amônia e sais fosforosos". Mas o pequeno lago quente deu lugar nos últimos anos à crença de que a vida começou em algum ambiente exótico, como as fissuras de um vulcão ou nas chaminés termais presentes no solo oceânico.

O relatório de Sutherland apoia Darwin. Sua reação química proposta ocorre a temperaturas moderadas, apesar de uma ocorrer melhor à 60ºC. "É consistente com um lago quente evaporando ao nascer do sol", ele disse. Seu cenário descartaria as chaminés termais oceânicas como local onde a vida se originou, porque exige luz ultravioleta.

Um enigma sério a respeito da natureza da vida é que a maioria de suas moléculas é dextrógira (rotação para a direita) ou levógira (rotação para a esquerda), enquanto na natureza existem misturas de ambas as formas. Joyce disse que esperava uma explicação para a rotação unidirecional das moléculas biológicas seria fornecida pela química prebiótica, mas as reações de Sutherland não fornecem uma explicação. Uma certamente é necessária devido ao que é conhecido pelos químicos, graças a um jogo de palavras químicas, como pecado original. Os açúcares levógiros impedem os açúcares dextrógiros de se unirem em uma cadeia, logo, eles precisam ser destruídos antes que a vida possa começar.

Sutherland disse estar trabalhando neste problema e em outros, incluindo como envolver as moléculas primitivas de RNA em algum tipo de membrana, como precursora da primeira célula viva.

Tradução: George El Khouri Andolfato

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