Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert
Um dos maiores mistérios do nosso Universo está bem aqui, à nossa porta. Não, está ainda mais perto – está em cada fibra do nosso ser.
Há 3,7 bilhões de anos, algumas moléculas simples trabalharam juntas para criar algo novo. Depois, mais moléculas simples se juntaram nesse processo de criação. E, de alguma forma, essas combinações em um efeito bola de neve acabaram produzindo os primeiros organismos vivos muito básicos que evoluiriam e se ramificariam para se tornar toda a vida existente ou que já existiu na Terra.
Não sabemos a ordem em que isso aconteceu; caramba, se pararmos para pensar: nós nem sabemos quando ou onde aconteceu. Mas novas pesquisas estão nos mostrando as possibilidades.
Com uma ferramenta de software especialmente desenvolvida, cientistas da Polônia e da Coreia do Sul traçaram as rotas das sínteses em potencial das moléculas precursoras simples (prebióticos) presentes na Terra primitiva até as biomoléculas complexas que deram origem à vida diversificada do planeta hoje.
“Embora centenas de reações orgânicas tenham sido validadas sob condições prebióticas que temos consenso, ainda temos apenas uma compreensão fragmentária de como essas etapas individuais se combinaram em vias sintéticas completas para gerar os blocos de construção da vida”, escreveram os pesquisadores em seu estudo.
“Aproveitamos o poder da síntese orgânica assistida por computador para mapear a rede de moléculas que são sintetizáveis a partir de matérias-primas prebióticas básicas”.
O software é chamado Allchemy, e a equipe o desenvolveu codificando reações químicas prebióticas conhecidas em um formato viável para a leitura de uma máquina. Eles incluíram informações sobre grupos e condições incompatíveis e mecanismos de reação conhecidos nas condições prebióticas.
Seis moléculas prebióticas básicas conhecidas que existiam antes da vida na Terra são inseridas no programa como um ponto de partida – água, nitrogênio, cianeto, amônia, metano e enxofre.
A partir daí, o algoritmo identifica possíveis reações sucessivas. Eles começam com as seis moléculas originais e, em seguida, progridem iterativamente, tornando-se cada vez mais complexos. Cada molécula recém-criada reage com os produtos de todas as iterações anteriores da cadeia, bem como com as seis moléculas originais.
Por fim, essas reações em cadeia produzem os blocos de construção da vida, como ácidos nucleicos, lipídios e proteínas como enzimas.
A equipe executou seu software para simular o passar de várias gerações e reproduziu todos os caminhos conhecidos para moléculas prebióticas.
Algumas moléculas prebióticas, como identificou o Allchemy, podem se formar com uma rapidez incrível – a glicina, que nosso corpo usa como neurotransmissor, se forma após apenas uma reação.
Ureia, adenina (um componente do DNA), ácido butenodioico e ácido oxálico podem se formar após apenas duas reações; e podem se formar gliceraldeído, isoguanina, ácido aspártico, hipoxantina, citosina, fenilalanina, ácido succínico, ácido málico, ácido glioxílico e aldotetrose após três.
Em duas horas, o software produziu 82 moléculas bióticas e 36.603 moléculas abióticas, disseram os pesquisadores.
Além das vias conhecidas, o software identificou várias rotas de síntese anteriormente desconhecidas para moléculas prebióticas. Nestas rotas, a equipe testou criando as moléculas em um ambiente de laboratório, de acordo com a receita do Allchemy.
Essa seria uma descoberta interessante por si só, mas o Allchemy estava longe de terminar. A partir da árvore da vida que o software gerou, a equipe identificou três tipos de emergência química que são cruciais para a vida.
Em primeiro lugar, as moléculas que são criadas dentro dessa rede podem permitir novos tipos de reações químicas, expandindo enormemente o número de produtos potenciais de uma geração de moléculas. Em segundo lugar, dentro de algumas gerações, sistemas químicos simples emergem – incluindo ciclos de autorregeneração. Isso também foi verificado em experimentos de laboratório.
E, por fim, a rede identificou rotas para surfactantes. Essas moléculas se conectam espontaneamente entre si para formar bolhas fechadas. Eles formam paredes celulares; sem elas, não teríamos a compartimentação biológica como a conhecemos, que é de crucial importância para a organização dos sistemas biomoleculares.
Os verdadeiros caminhos químicos que a vida percorreu há bilhões de anos provavelmente nunca serão conhecidos por nós. Mas o Allchemy mostra que talvez não seja tão difícil quanto pensávamos.
E pode vir a ser uma ferramenta extremamente útil para explorar as condições que podem dar origem à vida, não apenas na Terra, mas possivelmente em outros lugares.
“Juntos, as análises e os exemplos sintéticos citados acima nos levam a sugerir que algoritmos de rede de reação computacional são úteis para identificar novas rotas sintéticas para alvos prebióticos relevantes e indispensáveis para a descoberta de sistemas químicos prebióticos que de outra maneira seriam difíceis de discernir”, escreveram os pesquisadores em seu estudo.
“Naturalmente, as redes de reação prebiótica devem e irão crescer à medida que transformações prebioticamente plausíveis distintas são validadas experimentalmente”.
O Allchemy foi disponibilizado gratuitamente ao público. E a pesquisa da equipe foi publicada na Science.
