Os cientistas continuam a investigar o desenvolvimento da auto-replicante, jogos intrincados de química - em outras palavras, a vida - a partir dos compostos químicos pensou disponível na Terra primitiva . Fora desta mistura de produtos químicos prebióticos, ácidos nucléicos - RNA e DNA - surgiu como campeões. Astrobiologists quer entender a origem do DNA e seu primo genético, RNA, porque descobrir como a vida surgiu aqui na Terra é fundamental para aferir se ele pode nunca desenvolver em planetas alienígenas. Uma nova pesquisa sugere que curiosamente DNA, o portador de informação genética para os seres humanos e outras formas complexas de vida , pode ter tido uma origem bastante humilde. Em alguns micróbios, um estudo mostra, DNA puxa o dever dobro como um local de armazenamento de fosfato. Este biomolécula importantíssimo contém fósforo, um às vezes difícil de obter nutrientes.
A manutenção de uma fonte interna de fosfato é uma tática recente para permitir microorganismos para ganhar a vida em ambientes agressivos, de acordo com um novo estudo publicado na abertura de acesso, periódico científico PLOS ONE. A descoberta é um bom augúrio para a vida encontrar uma forma, por assim dizer, em condições extremas em mundos menos hospitaleiro do que a Terra.
Os resultados também suportam um segundo insight: DNA poderia ter vindo em cena biológica apenas como um meio de manter o fosfato calhar. Só mais tarde na história evolutiva fez a poderosa molécula talvez assumir o papel mais avançada do portador genético.
"O DNA pode ter evoluído inicialmente com a finalidade de armazenar fosfato, e os vários benefícios genéticos evoluiu mais tarde", disse Joerg Soppa, autor sênior do estudo e biólogo molecular naUniversidade Goethe , em Frankfurt, Alemanha.
Hoje em dia, estes dois tipos de biomoléculas servir como portadores de informação genética para toda a biota terrestre. RNA por conta própria é suficiente para o negócio da vida para as criaturas mais simples, como alguns vírus. Vida complexo, como os seres humanos, no entanto, depende de ADN como seu portador genética.
Muitos pesquisadores acham RNA deve ter precedido o DNA como a molécula genética de escolha.RNA é mais versátil, atuando como código genético e um catalisador para as reações químicas.Explicando a origem de ADN como um material genético directamente a partir do ARN, no entanto, é complicado. Comparado a RNA, DNA precisa significativamente mais jogadores de apoio para que ele funcione bem em um ambiente biológico.
"A mudança de RNA para DNA não é fácil porque muitas enzimas adicionais são necessárias para genomas de DNA", disse Soppa.
Esta transição não está claro a partir de RNA para DNA abre a porta para um precursor do DNA, possivelmente, ter um trabalho mais mundano. O novo estudo oferece uma explicação atraente: a de que o DNA era uma maneira elegante para armazenar nutrientes nas células.
DNA é repleto de fosfato. As células dependem de fosfato para formar não só o DNA eo RNA, mas maquinaria genética também relacionados, como o ribossomo. fosfato , além disso, é uma necessidade para a construção da molécula de ATP, portador de energia da vida, bem como moléculas da membrana de gordura, certo fosfo- proteínas e fosfoazotados-açúcares, e muito mais.
"O fosfato é importante para um imenso conjunto de biomoléculas", disse Soppa. Infelizmente para alguns micróbios, amplo fosfato nem sempre está disponível. Por exemplo, em habitats salgados, pobres em nutrientes, como o Mar Morto , no Oriente Médio, um organismo chamado Haloferax volcanii deve regularmente "comer" DNA ambiente para obter fosfato (além de algumas outras guloseimas nutritivas, como o nitrogênio).
Notavelmente, H. volcanii ainda pode sobreviver e se reproduzir quando fósforo, elemento necessário para fazer fosfato, está faltando. De alguma forma, então, o micróbio deve recorrer a uma fonte interna de fosfato, em caso contrário, deve deixar de crescer.
Em seu estudo, Soppa e seus colegas da Alemanha, Estados Unidos e Israel buscou essa fonte. A natureza da H. volcanii fornecido algumas pistas. O organismo é classificado como arqueobactérias, um dos três domínios da vida, para além de bactérias e Eukarya, este último englobando todos os organismos multicelulares, a partir de fungos para as moscas da fruta. Muitos archaea e bactérias - coletivamente, "procariontes" - tem apenas um, cromossomo circular. Os eucariotas, como nós, por outro lado, pode ter qualquer número de pedaços grossos de DNA, RNA e proteínas. (Os seres humanos têm 23 pares de cromossomos diferentes, para o registro.) H. volcanii é incomum. Ele tem 20 cópias de um mesmo cromossomo quando está crescendo feliz em condições favoráveis, e 10, quando os nutrientes são esgotados e atinge uma fase estacionária.
Lotes de cópias de cromossomos são boas para ter em uma pitada. Os chamados organismos polyploidal como H. volcanii usar seus cromossomos copiosas para aguentar por situações ruins, como a exposição à radiação de alta ou seca total-outs, chamado dessecação. De qualquer cenário faz com que os fios de DNA cromossômico de quebrar. Para as espécies de um único cromossoma, apenas algumas rupturas levar à morte, porque é impossível reparar um cromossomo espalhadas em fragmentos.
Mas se houver várias cópias dos cromossomos rachados, os fragmentos podem fortuitamente alinhar. Um pouco como como um quebra-cabeça é mais fácil de montar, se existem inúmeras cópias de cada peça necessária, os pedaços de cromossomos pode sincronizar backup e restaurar um cromossomo funcional.
"Em espécies poliplóides, os fragmentos gerados a partir de diferentes cópias do cromossoma de sobreposição, e é possível regenerar um cromossoma intacto a partir de fragmentos de sobreposição," disse Soppa.
Para investigar se os cromossomos extras do H. volcanii pode ajudar a archaeon sobreviver a condições de baixa de fosfato, Soppa e colegas fome o organismo no laboratório da substância fundamental. O micróbio continuou a se reproduzir por divisão de uma célula à parte em dois.Curiosamente, a contagem de cromossomos diminuiu no "pai" e as células "filhas".
"A partir da quantificação do número de cromossomas, antes e depois do crescimento na ausência de fosfato, verificou-se que cerca de 30 por cento dos cromossomas são" fictício "depois", disse Soppa.
Os números para outro potencial in-house fonte de fosfato, ribossomos do H. volcanii, no entanto, manteve-se estável. A explicação mais provável, então, de resistência do microorganismo ao enfrentar uma escassez de nutrientes de fosfato: H. volcanii simplesmente canibaliza alguns de seus próprios cromossomos.
Como uma verificação posterior, Soppa e seus colegas testaram as habilidades de sobrevivência de H. volcanii células que continham números variados de cópias de cromossomos. Aqueles archaea com apenas duas cópias de seu cromossomo acabou por ser mais do que cinco vezes mais sensível à dessecação como aqueles H. volcanii com um complemento robusto de 20 cromossomos.
Este benefício recém-descrita de poliploidia em H. volcanii é uma nova demonstração de como a vida pode se contentar em ambientes severos. Os chamados extremófilos foram descobertos nas últimas décadas, que prosperam em águas termais fortemente ácidas, dentro asfalto líquido, e em outros nichos de angariação de sobrancelha. Bactérias e archaea tolerante ao sal, como H. volcanii, foram encontrados para sobreviver em desertos, as condições de Marte simuladas, e até mesmo os rigores de um vôo espacial. Nós não devemos nos surpreender, talvez, se a vida conseguiu tomar posse em mundos formidáveis.
Micróbios extremófilos foram encontrados que podem sobreviver no poluído Rio Tinto rio na Espanha. Mineração nas imediações do rio levou a suas águas têm um alto teor de metais pesados e pH muito baixo, embora as próprias bactérias, através de seu metabolismo, também contribuem provável que a acidez intensa. Crédito da imagem: Leslie Mullen
"A compreensão de como as duras condições pode ser que possa ser socorrido por alguns archaea e bactérias nos ajuda a ser mais otimista que a vida poderia ter evoluído em lugares muito difíceis e não adequados nos primórdios da Terra ou em outros planetas", disse Soppa.
O novo papel atribuído ao DNA, como o armazenamento de fosfato, pode ajudar a explicar como uma era primordial completamente dominado pelo RNA começou a compartilhar deveres genéticos com DNA. A vida não saltar de RNA para DNA. Em vez disso, DNA, lenta mas seguramente, aprendeu novos truques.
"A hipótese de que o DNA pode ter evoluído como um polímero de armazenamento e tornou-se o material genético mais tarde, faz com que o passo de ARN para ADN, como o material genético mais fácil, porque então seria um de dois passos, e não um processo de um só passo", disse Soppa ."DNA teria sido em torno, e durante muito tempo se estende por papéis adicionais poderiam ter evoluído".
The Daily Galaxy via Astrobio.net
A impressão de um artista de uma molécula de DNA. Crédito: FBI
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