Os "óculos" vulcânicos ajudaram a desencadear a vida precoce?

Lava extinta pode ter ajudado a formar longas cadeias de RNA necessárias para organismos primordiais

• 09 de junho de 2022

O vidro vulcânico, como o encontrado perto da Lagoa Azul da Islândia, pode ajudar a tricotar letras de RNA em longos fios. Suranga Weeratuna/Alamy Stock Photo

Quando a vida surgiu, foi tão rápido. Os fósseis sugerem que os micróbios estavam presentes há 3,7 bilhões de anos, apenas algumas centenas de milhões de anos depois que o planeta de 4,5 bilhões de anos esfriou o suficiente para suportar a bioquímica, e muitos pesquisadores pensam que o material hereditário para esses primeiros organismos era o RNA. 

 Embora não seja tão complexo quanto o DNA, o RNA ainda seria difícil de forjar nas longas cadeias necessárias para transmitir informações genéticas, levantando a questão de como ele poderia ter se formado espontaneamente.

Agora, os pesquisadores podem ter uma resposta. Em experimentos de laboratório, eles mostram como rochas chamadas de vidros basálticos ajudam letras individuais de RNA, conhecidas como trifosfatos de nucleosídeos, a se ligarem em cadeias de até 200 letras. Os vidros teriam sido abundantes no fogo e enxofre da Terra primitiva; eles são criados quando a lava é extinta no ar ou na água ou quando a rocha derretida criada em ataques de asteroides esfria rapidamente.

O resultado dividiu os principais pesquisadores da origem da vida. “Esta parece ser uma história maravilhosa que finalmente explica como os trifosfatos de nucleosídeos reagem uns com os outros para dar cadeias de RNA”, diz Thomas Carell, químico da Universidade Ludwig Maximilian de Munique. Mas Jack Szostak, especialista em RNA da Universidade de Harvard, diz que não acreditará no resultado até que a equipe de pesquisa caracterize melhor as fitas de RNA.

Os pesquisadores da origem da vida gostam de um “mundo de RNA” primordial porque a molécula pode realizar dois processos distintos vitais para a vida. Como o DNA, é composto de quatro letras químicas que podem carregar informações genéticas. E como as proteínas, o RNA também pode catalisar reações químicas necessárias para a vida.

Mas o RNA também traz dores de cabeça. Ninguém encontrou um conjunto de condições prebióticas plausíveis que fariam com que centenas de letras de RNA – cada uma delas moléculas complexas – se ligassem em filamentos longos o suficiente para sustentar a química complexa necessária para desencadear a evolução.

Stephen Mojzsis, geólogo do Centro de Pesquisa em Astronomia e Ciências da Terra da Academia Húngara de Ciências , questionou se os vidros basálticos desempenharam um papel. Eles são ricos em metais como magnésio e ferro que promovem muitas reações químicas. E, diz ele, “o vidro basáltico estava em toda parte na Terra na época”.

Ele enviou amostras de cinco vidros de basalto diferentes para a Foundation for Applied Molecular Evolution. Lá, Elisa Biondi, bióloga molecular, e seus colegas moeram cada amostra em um pó fino, esterilizaram e misturaram com uma solução de trifosfatos de nucleosídeos. Sem um pó de vidro presente, as letras de RNA não conseguiram se conectar. Mas quando misturadas com os pós de vidro, as moléculas se juntaram em longos fios , com algumas centenas de letras, relatam os pesquisadores esta semana na revista Astrobiology . Nenhum calor ou luz era necessário. “Tudo o que tivemos que fazer foi esperar”, diz Biondi. Pequenas fitas de RNA se formaram após apenas um dia, mas as fitas continuaram crescendo por meses. “A beleza deste modelo é sua simplicidade”, diz Jan Špaček, biólogo molecular da Firebird Biomolecular Sciences. “Misture os ingredientes, espere alguns dias e detecte o RNA.”

Ainda assim, os resultados levantam muitas questões. Uma é como os trifosfatos de nucleosídeos podem ter surgido em primeiro lugar. O colega de Biondi, Steven Benner, diz que pesquisas recentes mostram como os mesmos vidros basálticos poderiam ter promovido a formação e estabilização das letras de RNA individuais.

Um problema maior, diz Szostak, é a forma das longas fitas de RNA. Nas células modernas, as enzimas garantem que a maioria dos RNAs cresça em longas cadeias lineares. Mas as letras de RNA também podem se ligar em padrões complexos de ramificação. Szostak quer que os pesquisadores relatem o tipo de RNA que os vidros basálticos criaram. “Acho muito frustrante que os autores tenham feito uma descoberta inicial interessante, mas depois decidiram seguir o hype em vez da ciência”, diz Szostak.

Biondi admite que o experimento de sua equipe quase certamente produz uma pequena quantidade de ramificação de RNA. No entanto, ela observa que alguns RNAs ramificados existem em organismos hoje, e estruturas relacionadas podem estar presentes no início da vida. Ela também diz que outros testes que o grupo realizou confirmam a presença de longos fios com conexões que provavelmente significam que são lineares. “É um debate saudável”, diz Dieter Braun, químico de origem da vida da Ludwig Maximilian. “Isso desencadeará a próxima rodada de experimentos.”

Correção, 6 de junho, 16h: Uma versão anterior desta história deturpou a afiliação de Stephen Mojzsis.