Respondendo a uma questão centenária sobre a origem da vida

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Créditos: Ktsimage / iStock / Getty Images.

Por Norifumi Miyokawa
Publicado na Hiroshima University

Afinal, o elo perdido não é um fóssil ainda não descoberto. É um minúsculo glóbulo autorreplicante chamado de gota de coacervado, desenvolvido por dois pesquisadores no Japão para representar a evolução da química para a biologia.

Eles publicaram seus resultados em 24 de setembro na Nature Communications.

“A evolução química foi proposta pela primeira vez na década de 1920 como a ideia de que a vida se originou primeiro com a formação de macromoléculas a partir de pequenas moléculas simples, e essas macromoléculas formaram conjuntos moleculares que poderiam se proliferar”, disse o primeiro autor Muneyuki Matsuo, professor assistente de química no Faculdade de Pós-Graduação em Ciências Integradas para a Vida na Universidade de Hiroshima. “Desde então, muitos estudos foram conduzidos para verificar a hipótese do mundo de RNA – onde apenas o material genético autorreplicante existia antes da evolução do DNA e das proteínas – experimentalmente. No entanto, a origem dos conjuntos moleculares que proliferam a partir de pequenas moléculas permaneceu um mistério por cerca de cem anos desde o advento do cenário de evolução química.

Matsuo fez parceria com Kensuke Kurihara, pesquisador da KYOCERA Corporation, para responder à questão centenária: como as substâncias químicas formadas livremente na Terra primitiva se tornaram vida? Como muitos pesquisadores, eles inicialmente pensaram que se tratava do ambiente: os ingredientes formaram sob alta pressão e temperatura, depois resfriaram em condições mais favoráveis ​​à vida. O problema era a propagação.

“A proliferação requer produção espontânea de polímero e autoassemblagem nas mesmas condições”, disse Matsuo.

Eles projetaram e sintetizaram um novo monômero prebiótico a partir de derivados de aminoácidos como um precursor para a autoassemblagem de células primitivas. Quando adicionados à água em temperatura ambiente à pressão atmosférica, os derivados de aminoácidos se condensaram, organizando-se em peptídeos, que então formaram gotículas espontaneamente. As gotas aumentaram em tamanho e número quando alimentadas com mais aminoácidos. Os pesquisadores também descobriram que as gotículas poderiam concentrar ácidos nucleicos – material genético – e tinham maior probabilidade de sobreviver a estímulos externos se exibissem essa função.

“Uma protocélula baseada em gotículas poderia ter servido como um elo entre a ‘química’ e a ‘biologia’ durante a origem da vida”, disse Matsuo. “Este estudo pode servir para explicar o surgimento dos primeiros organismos vivos na Terra primitiva”.

Os pesquisadores planejam continuar investigando o processo de evolução dos derivados de aminoácidos às células vivas primitivas, bem como melhorar sua plataforma para verificar e estudar a origem da vida e a evolução contínua.

“Ao construir gotículas de peptídeos que proliferam com a alimentação de novos derivados de aminoácidos, nós elucidamos experimentalmente o mistério de longa data de como os ancestrais prebióticos foram capazes de proliferar e sobreviver concentrando seletivamente produtos químicos prebióticos”, disse Matsuo. “Em vez de um mundo de RNA, descobrimos que ‘mundo das gotículas’ pode ser uma descrição mais precisa, pois nossos resultados sugerem que as gotículas se tornaram agregados moleculares evolutíveis – um dos quais se tornou nosso ancestral comum”.