Há quatro bilhões de anos, surgiram os primeiros precursores moleculares da vida, rodopiando na sopa primordial de produtos químicos da Terra. Embora a identidade destas moléculas permanece um assunto de debate fraccionário, cientistas concordam que as moléculas teriam tido que executar duas funções principais: armazenar informação e catalisar reacções químicas. A célula moderna atribui estas responsabilidades para seu DNA e suas proteínas, respectivamente – mas de acordo com a narrativa que domina a pesquisa de origem de vida e descrição de biologia – livro de texto hoje, RNA foi o primeiro a jogar esse papel, pavimentando o caminho para DNA e proteínas assumir mais tarde.
Esta hipótese, proposta nos anos 60 e dublada o “mundo de RNA” duas décadas depois, é geralmente vista como a explicação mais provável para como a vida teve seu começo. Mundos” alternativos abundam, mas são muitas vezes vistos como teorias de recurso, voos de fantasia ou experimentos caprichosos do pensamento.
Isso é principalmente porque, teorizando à parte, o mundo RNA é fortificado por muito mais evidências experimentais do que qualquer um de seus concorrentes acumularam. No mês passado, a Revista Quanta relatou uma teoria alternativa sugerindo que moléculas semelhantes a proteínas, ao invés de RNA, podem ter sido os primeiros auto-replicadores do planeta. Mas seus achados foram puramente computacionais; os pesquisadores só agora começaram experimentos para buscar apoio para suas reivindicações.
Agora, um par de pesquisadores apresentou outra teoria – desta vez envolvendo a coevolução do RNA e peptídeos – que eles esperam abalar o domínio do mundo do RNA.
Por que o RNA era insuficiente
Papers recentes publicados em Biosystems and Molecular Biology and Evolution delinearam porque a hipótese do mundo do RNA não fornece uma base suficiente para os eventos evolutivos que se seguiram. Em vez disso, disse Charles Carter, um biólogo estrutural da Universidade da Carolina do Norte, Chapel Hill, co-autor dos trabalhos, o modelo representa “uma proposta expedita”. “Não há como um único polímero poder realizar todos os processos necessários que agora caracterizamos como parte da vida”, acrescentou ele.
E esse polímero único certamente não poderia ser RNA, de acordo com os estudos de sua equipe. A principal objecção à molécula diz respeito à catálise: Algumas pesquisas mostraram que, para que a vida se instalasse, o polímero misterioso teria que coordenar as taxas de reacções químicas que poderiam diferir em velocidade em até 20 ordens de magnitude. Mesmo se o RNA pudesse de alguma forma fazer isso no mundo prebiótico, suas capacidades como catalisador teriam sido adaptadas às temperaturas abrasadoras – cerca de 100 graus Celsius – que abundavam no início da Terra. Uma vez que o planeta começou a esfriar, afirma Carter, o RNA não teria sido capaz de evoluir e manter o trabalho de sincronização. Em pouco tempo, a sinfonia das reações químicas teria caído em desordem.
Talvez mais importante, um mundo só de RNA não poderia explicar a emergência do código genético, que quase todos os organismos vivos de hoje usam para traduzir informações genéticas em proteínas. O código toma cada uma das 64 sequências possíveis de RNA de três nucleotídeos e os mapeia para um dos 20 aminoácidos usados para construir proteínas. Encontrar um conjunto de regras robustas o suficiente para fazer isso levaria muito tempo só com RNA, disse Peter Wills, co-autor de Carter na Universidade de Auckland na Nova Zelândia – se o mundo de RNA poderia até mesmo chegar a esse ponto, que ele considerou altamente improvável. Na opinião do Wills, o RNA pode ter sido capaz de catalisar sua própria formação, tornando-o “quimicamente reflexivo”, mas faltava-lhe o que ele chamou de “reflexividade computacional”
“Um sistema que usa informação da maneira como os organismos usam a informação genética – para sintetizar seus próprios componentes – deve conter informação reflexiva”, disse Wills. Ele definiu informação reflexiva como informação que, “quando decodificada pelo sistema, faz com que os componentes que realizam exatamente essa decodificação em particular”. O RNA da hipótese mundial do RNA, acrescentou ele, é apenas química porque não tem meios de controlar sua química. “O mundo do RNA não diz nada sobre genética”, disse ele.
Natureza tinha que encontrar um caminho diferente, um atalho melhor para o código genético”. Carter e Wills acham que eles descobriram esse atalho. Depende de um loop de feedback apertado – um que não teria se desenvolvido apenas a partir do RNA, mas de um complexo peptídeo-RNA.
Bringing Peptides Into the Mix
Carter encontrou dicas desse complexo em meados dos anos 70, quando aprendeu na escola de pós-graduação que certas estruturas vistas na maioria das proteínas são “destras”. Ou seja, os átomos das estruturas podem ter dois arranjos de imagem-espelho equivalentes, mas todas as estruturas usam apenas um. A maioria dos ácidos nucléicos e açúcares que compõem o DNA e RNA são destros, também. Carter começou a pensar em RNA e polipéptidos como estruturas complementares, e ele modelou um complexo no qual “eles foram feitos um para o outro, como uma mão em uma luva”
Isto implicou um tipo elementar de codificação, uma base para a troca de informação entre o RNA e o polipéptido. Ele estava a caminho de esboçar o que isso poderia ter sido, trabalhando para trás do código genético moderno muito mais sofisticado. Quando o mundo do RNA, cunhado em 1986, subiu à proeminência, Carter admitiu: “Eu estava bastante irritado”. Ele sentiu que o seu mundo de RNA, proposto uma década antes, tinha sido totalmente ignorado.
Desde então, ele, Wills e outros têm colaborado numa teoria que circula de volta a essa pesquisa. Seu principal objetivo era descobrir o código genético muito simples que precedeu o mais específico e complicado de hoje. E assim eles se voltaram não apenas para a computação, mas também para a genética.
No centro de sua teoria estão 20 moléculas “carregando” chamadas de sintetizadores de aminoacil-tRNA. Estas enzimas catalíticas permitem RNA a ligar com aminoácidos específicos de acordo com as regras do código genético. “Em um sentido, o código genético é ‘escrito’ na especificidade dos locais ativos” dessas enzimas, disse Jannie Hofmeyr, uma bioquímica na Universidade de Stellenbosch na África do Sul, que não estava envolvida no estudo.