Gotas de chuva ’empacotaram’ primeiras células que deram origem à vida

Um dos maiores mistérios da vida, a sua organização inicial em pacotes compactados de gotículas de RNA (protocélulas), recebeu uma nova explicação num artigo recente publicado na revista Science Advances. Os autores são engenheiros da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago e do Departamento de Engenharia Química da Universidade de Houston, e biólogos do Departamento de Química da UChicago.

Um dos co-autores, o reitor emérito do PME da UChicago, Matthew Tirrell, esclarece em um comunicado à imprensa que “esta é uma observação distinta e nova”.. Na verdade, o estudo interdisciplinar propõe que a água da chuva pode ter ajudado a criar uma membrana reticulada em torno de protocélulas primitivas.

Ocorrendo há 3,8 mil milhões de anos, o evento é descrito como um marco fundamental na evolução da vida na Terra, pois facilita a transição de estruturas simplificadas contendo ARN para formas de vida mais complexas. A pesquisa trabalha com o conceito de “gotículas de RNA coacervadas”, pequenas esferas formadas pela agregação natural de moléculas de fita simples e outros compostos orgânicos em ambiente aquoso.

A hipótese do RNA como origem da vida

O estudo atual argumenta que o RNA foi o primeiro material biológico na Terra.Fonte: Imagens Getty

Embora essas gotículas coacervadas, que se distinguem da água como se fossem gotas de óleo, já tivessem sido elegíveis como as primeiras protocélulas, logo foram paradoxalmente descartadas devido à sua extrema competência. Acontece que qualquer uma destas esferas de ARN com mutações pré-vida potencialmente úteis replicaria em breve esta vantagem com os seus “pares”..

Logo seriam todos iguais, mas o que poderia parecer vantajoso logo se tornaria prejudicial, pois sem diferenciação não há competição. Isso significa que não haveria nenhum tipo de evolução, ou seja, não haveria vida. Para resolver este problema de engenharia molecular, a equipe recorreu ao biólogo Jack Szostak, ganhador do Prêmio Nobel.

Ele havia apontado, no início dos anos 2000, RNA, não DNA, como material biológico primordial a se desenvolver em nosso planeta. Para o primeiro autor do artigo, Aman Agrawal, “é como o problema do ovo e da galinha. O que veio primeiro? Enquanto o DNA é a molécula que codifica a informação, mas não desempenha nenhuma função, as proteínas desempenham funções, mas não codificam nenhuma informação genética transmissível, conclui.

A gota de chuva como organizadora do RNA primitivo

Na pesquisa atual, os autores “compraram” a ideia de Szostak de que o RNA veio primeiro. Afinal, argumenta Agrawal, tal como o ADN, o ARN é uma molécula capaz de codificar informação, com a vantagem de se dobrar em estruturas genéticas semelhantes às proteínas, e de poder realizar catálise. Assim, gotículas coacervadas contendo formas iniciais de RNA seriam as melhores candidatas para as primeiras protocélulas.

Mas um artigo de 2014 do próprio Szostak desafiaria esta teoria com um argumento indiscutível: “É possível produzir todos os tipos de gotículas a partir de diferentes tipos de coacervados, mas elas não mantêm a sua identidade separada. “rapidamente. Esse é um problema antigo”, explicou o biólogo.

A água da chuva é o elemento que falta na pesquisa de coacervados.Fonte: Imagens Getty

A solução para esse impedimento surgiu por acaso, quando Agrawal começou a transferir gotículas de coacervado para água destilada, em sua pesquisa de doutorado na Universidade de Houston, que nada tinha a ver com a origem da vida. Num almoço com seu ex-assessor, Alamgir Karim, e Matthew Tirrel, ele mencionou pesquisa sobre os efeitos da água destilada em gotículas coacervadas como uma provável origem da vida na Terra.

E ele perguntou de onde poderia ter vindo a água destilada há 3,8 bilhões de anos. “Da água da chuva”, Karim respondeu automaticamente.

Usando as chuvas atuais para provar a origem da vida

Com esta resposta “eureka” de Karim, Tirrell trouxe a pesquisa de água destilada de Agrawal para Szostak, que havia retornado recentemente à UChicago precisamente para liderar um projeto chamado Iniciativa Origens da Vida.

Já trabalhando com amostras de RNA de Szostak, Agrawal descobriu que a transferência de gotículas de coacervado para água destilada aumentava o tempo de troca de RNA, de minutos para vários dias, o suficiente para que ocorresse mutação, competição e evolução. Mas houve um problema, destacado na revisão por pares: Agrawal usava água deionizada, enquanto as chuvas prebióticas eram provavelmente muito ácidas.

Partindo da ideia de que não há nada mais parecido com a chuva do que a própria chuva, os autores coletaram água da chuva de Houston, fora do laboratório, em uma garrafa e repetiram os testes. Apesar da diferença de 750 milhões de anos, encontraram os mesmos resultados.

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