Cientistas estão próximos de entender a origem da vida graças a novo estudo

Um novo estudo mostrou como as primeiras proteínas, os blocos de construção fundamentais da vida, poderiam ter surgido. Pesquisadores do Georgia Institute of Technology simularam as condições da Terra na época em que ela ainda era um planeta sem vida e compararam diferentes tipos de aminoácidos. O resultado foi uma reação inesperada.

Foi há cerca de 4 bilhões de anos que algo mudou no planeta e fez com que propriedades biológicas começassem a surgir, dando origem à vida. Muitos cientistas acreditam que os aminoácidos foram parcialmente responsáveis por essa mudança. Essas moléculas teriam se ligado, desligado, e finalmente se juntaram para formar a vida como a conhecemos.

As novas descobertas podem nos trazer boas pistas sobre como e porq ue isso aconteceu. "Como a química resultou em vida complexa é uma das questões mais fascinantes que a humanidade tem ponderado", disse Luke Leman, Ph.D., professor assistente de química na Scripps Research. "Há muitas teorias sobre as origens das proteínas, mas não há muito apoio experimental em laboratório para essas idéias".

Leman co-liderou o estudo sobre o assunto, que foi publicado no Proceedings of National Academy of Sciences. Ele trabalhou em colaboração com os pesquisadores do Georgia Institute of Technology e do Center for Chemical Evolution. Moran Frenkel-Pinter, autor do artigo, explica que a pesquisa ajudará a entender como os peptídeos - compostos formados pela união de dois ou mais blocos de aminoácidos, resultando em proteínas que compõem todo organismo - poderiam ter se formado inicialmente na Terra.

Buscando respostas para mistérios sobre a vida

Um dos mistérios sobre a vida que incomodam Leman e muitos outros cientistas é que todos os seres vivos do nosso planeta formam suas proteínas a partir do mesmo conjunto de 20 aminoácidos. Por que esse conjunto específico, se existem muitos outros por aí? "Na Terra pré-biótica, haveria um conjunto muito maior de aminoácidos", diz Leman. "Há algo de especial nesses 20 aminoácidos, ou eles foram congelados em um momento pela evolução?"

Com o novo estudo, os pesquisadores parecem ter encontrado uma resposta. Acontece que os tipos de aminoácidos que sabemos serem usados em proteínas são os mais propensos a se unirem, pois juntos eles reagem de forma mais eficiente e têm poucas reações colaterais que poderiam atrapalhar o processo.

"Este trabalho é um passo real para entender por que certos componentes são encontrados nas proteínas essenciais para a vida", diz Kathy Covert, diretora de programa do National Science Foundation's Centers for Chemical Innovation. "Através de pesquisas como essa, o Centro está realizando sua missão ambiciosa de esclarecer as químicas dos biopolímeros, uma fundação de todos os seres vivos".

Simulação da Terra pré-biótica

Para o experimento, os pesquisadores compararam aminoácidos protéicos - os que estão presentes nos organismos hoje - a aminoácidos não-proteicos, ou não-biológicos - os que não estão presentes nos seres vivos. Acreditava-se que o primeiro grupo encontraria uma forte competição por parte dos aminoácidos não-proteicos. A ideia era que o grupo não-biológico provavelmente não permitiriam que segmentos predominantemente biológicos se unissem.

Também foi importante criar o ambiente correto. Na Terra pré-biótica, a evaporação da água pode ter proporcionado as condições necessárias para que os aminoácidos se ligassem. Eles usaram então uma simulação - a água evapora e o calor é aplicado - para imitar as condições naturais que permitem aos aminoácidos formarem peptídeos. "Com ciclos de aquecimento e secagem, você pode formar cadeias de aminoácidos que são semelhantes às estruturas de proteínas", diz Leman.

Os pesquisadores pensaram que os aminoácidos não biológicos iriam superar os biológicos, mas não foi isso o que aconteceu. "Os aminoácidos não biológicos estavam sendo excluídos em certa medida", disse Nick Hud, um dos principais pesquisadores do estudo. Eles também pensaram que a lisina (um dos aminoácidos que compõem as proteínas) não se encaixaria perfeitamente nas cadeias como ocorre nas proteínas. A reação surpreendeu novamente. "A lisina entrou nas correntes predominantemente da forma como está conectada nas proteínas hoje", disse Hud.

Em outras palavras, os aminoácidos encontrados hoje em proteínas são justamente os mais propensos a se ligarem espontaneamente para formar as chamadas "macromoléculas", sem a necessidade de outros ingredientes, como enzimas ou agentes ativadores. Esse é um passo importante na formação de uma proteína. 

Por que isso é importante?

Com esse estudo, os cientistas têm agora uma possível explicação sobre por que apenas estes aminoácidos são encontrados na formação protéica. Loren Williams, Ph.D., professor da Georgia Tech e co-líder do estudo, diz que a pesquisa dá aos químicos um ponto de partida para entender como a vida poderia ter começado na Terra primitiva.

Essa descoberta dá aos pesquisadores um modelo funcional para testar novas teorias sobre as origens da vida. Compreender como os peptídeos se formam poderá ajudar o campo da química sintética, no qual os cientistas buscam projetar novas moléculas que possam ser usadas para terapias e ciência dos materiais.

Fonte: Phys.org, SpaceDaily