Um novo estudo conduzido por cientistas do Scripps Research Institute (TSRI) oferece uma torção em um teoria popular de como a vida na Terra começou cerca de quatro bilhões de anos atrás, desafiando a hipótese de "RNA mundo", uma teoria de como RNA moléculas evoluiu para criar proteínas e ADN. Em vez disso, a nova pesquisa oferece evidência para um mundo onde o RNA e DNA evoluiu simultaneamente.
"Mesmo se você acredita em um mundo só de RNA, você tem que acreditar em algo que existia com RNA para ajudar a seguir em frente", disse Ramanarayanan Krishnamurthy, professor de química na TSRI e autor sênior do novo estudo. "Por que não pensar de RNA e DNA subindo juntos, em vez de tentar converter RNA para DNA por meio de uma química fantástica numa fase pré-biótica?"
Os pesquisadores exploraram a hipótese do mundo de ARN por mais de 30 anos.A ideia subjacente a esta teoria é que uma série de reacções químicas, levou à formação de moléculas de RNA auto-replicantes. RNA, em seguida, evoluiu para criar proteínas e enzimas que se assemelhavam as primeiras versões do que faz a vida hoje. Eventualmente, estas enzimas ajudou ADN produto de ARN, o que levou a organismos complexos.
Na superfície, as moléculas de RNA e DNA semelhante, com DNA formando uma estrutura da escada-like (com pares de nucleobases como os degraus e backbones molécula de açúcar como os lados) e RNA formando o que parece ser apenas um lado de uma escada.
Se a teoria do mundo do RNA é preciso, alguns pesquisadores acreditam que não teria havido muitos casos em que nucleotídeos de RNA foram misturados com backbones de DNA, criando fios "heterogêneos". Se estável, estes "quimeras" misturados teria sido uma etapa intermediária na transição para o DNA.
No entanto, o novo estudo mostra uma significativa perda de estabilidade ao RNA e DNA compartilham a mesma espinha dorsal. As quimeras não ficar juntos, bem como RNA puro ou DNA puro, o que comprometeria a sua capacidade de manter a informação genética e replicar.
"Ficamos surpresos ao ver uma queda muito profunda no que poderíamos chamar a" estabilidade térmica ", disse Krishnamurthy, que além de sua posição na TSRI tem compromissos conjuntos com a National Science Foundation (NSF) -National Aeronautics and Space Administration (NASA) Centro de Evolução química e com a colaboração Simons sobre as origens da vida. Esta instabilidade parecia ser devido a uma diferença na estrutura da molécula de açúcar do ADN em relação à molécula de açúcar de ARN.
A constatação apoiou a pesquisa anterior do Prêmio Nobel e Harvard University Química e Biologia Química Professor Jack Szostak, que mostrou uma perda de estabilidade.
Devido a esta instabilidade, quimeras do mundo do RNA provavelmente teria morrido em favor de moléculas de ARN mais estáveis. Isso reflete o que os cientistas ver em células de hoje: Se nucleobases RNA erroneamente participar de uma cadeia de DNA, enzimas sofisticados vão correr para corrigir o erro. A evolução tem conduzido a um sistema que favorece, moléculas "homogéneos" mais estáveis.
Estas enzimas sofisticados foram, provavelmente, não em torno no momento da RNA e início de evolução de DNA, portanto, essas substituições podem ter tido um efeito devastador sobre a capacidade das moléculas para replicar e função. "A transição de RNA para DNA não teria sido fácil, sem mecanismos para mantê-los separados", disse Krishnamurthy.
Esta constatação levou os cientistas a considerar uma teoria alternativa: RNA e DNA pode ter surgido em tandem.
Krishnamurthy enfatizou que seu laboratório não é o primeiro a propor esta teoria, mas as conclusões sobre a instabilidade quimérico dar aos cientistas novas evidências a considerar. Se os dois evoluíram ao mesmo tempo, de ADN poderia ter estabelecido o seu próprio sistema homogéneo no início. RNA poderia ainda ter evoluído para produzir DNA, mas que pode ter ocorrido depois que ele conheceu DNA e conheceu suas matérias-primas.
Krishnamurthy enfatizou que seu laboratório não é o primeiro a propor esta teoria, mas as conclusões sobre a instabilidade quimérico dar aos cientistas novas evidências a considerar. Se os dois evoluíram ao mesmo tempo, de ADN poderia ter estabelecido o seu próprio sistema homogéneo no início. RNA poderia ainda ter evoluído para produzir DNA, mas que pode ter ocorrido depois que ele conheceu DNA e conheceu suas matérias-primas.
Krishnamurthy acrescentou que os cientistas nunca vai saber exatamente como a vida começou (exceto a invenção de uma máquina do tempo), mas considerando-se as circunstâncias de evolução inicial, os cientistas podem obter insights sobre os fundamentos da biologia.
O Galaxy diário via The Scripps Research Institute,
Crédito da imagem: Escultura Humano em alpes suíços por Antony Gormley
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