Vida na Terra pode ter começado com XNA, antecessor do DNA

Alguns cientistas acreditam que o XNA evoluiu para o RNA, que então evoluiu para o DNA, formando o início da vida.
[Imagem: Keiji Murayama]

Mundo XNA

Cientistas japoneses demonstraram experimentalmente como moléculas semelhantes ao DNA podem ter-se reunido como um precursor da origem da vida na Terra.

As descobertas não apenas sugerem como a vida pode ter começado, mas também têm implicações para o desenvolvimento da vida artificial e das aplicações da biotecnologia.

"O mundo do RNA é amplamente considerado um estágio na origem da vida," explica o professor Keiji Murayama, da Universidade de Nagoya. "Antes desse estágio, o mundo pré-RNA pode ter sido baseado em moléculas chamadas de ácidos nucleicos xeno (XNAs). Ao contrário do RNA, no entanto, a replicação do XNA provavelmente não requeria enzimas. Nós conseguimos sintetizar um XNA sem enzimas, apoiando fortemente a hipótese de que um mundo XNA pode ter existido antes do mundo RNA."

Os XNAs são formados por cadeias de nucleotídeos interligados, semelhantes ao DNA e ao RNA, mas com uma estrutura de açúcar diferente. Os XNAs podem carregar o código genético de forma muito estável porque o corpo humano não consegue decompô-los. Alguns pesquisadores já haviam relatado que os XNAs contendo sequências específicas podem atuar como enzimas e até se ligar a proteínas.

Mas os experimentos mais interessantes incluíram criar um XNA artificial que evolui.

Tudo isso torna os XNAs interessantes não apenas para entender o surgimento da vida, mas também em aplicações práticas, no campo da genética sintética, biotecnologia e medicina molecular.

Evolução do XNA para o DNA

Murayama e seus colegas queriam saber se as condições provavelmente presentes na Terra primitiva poderiam ter levado à formação de cadeias XNA.

Para isso, eles sintetizaram fragmentos de ácido nucleico L-treoninol acíclico (L-aTNA, não circular), uma molécula que se pensa ter existido antes do surgimento do RNA. Eles também fizeram um L-aTNA mais longo, com uma sequência de nucleobases que complementava as sequências dos fragmentos, semelhante a como as fitas de DNA se combinam.

Quando tudo foi colocado junto em um tubo de ensaio sob temperatura controlada, os fragmentos de L-aTNA mais curtos se juntaram e se uniram aos L-aTNAs mais longos. E isso aconteceu na presença de um composto, chamado N-cianoimidazol, e um íon metálico, como o manganês, ambos muito provavelmente presentes na Terra primitiva.

Os fragmentos se interligavam quando um fosfato no final de um se ligava quimicamente a um grupo hidroxila no final do seu vizinho, sem a ajuda de uma enzima, mostrando a possibilidade de uma etapa de evolução da vida antes do DNA.

"Até onde sabemos, esta é a primeira demonstração de extensão livre de enzima e orientada por modelo de um XNA acíclico a partir de uma solução de fragmentos aleatórios, gerando ligações fosfodiéster," disse Murayama.

"Nossa estratégia é um sistema atraente para fazer experimentos para a construção de vida artificial e para o desenvolvimento de ferramentas biológicas altamente funcionais compostas por XNA acíclico. Os dados também indicam que o L-aTNA poderia ter sido um precursor do RNA," acrescentou.

A equipe planeja continuar suas investigações para esclarecer se o L-aTNA poderia ter sido sintetizado nas condições de pré-vida da Terra primitiva e examinar seu potencial para o desenvolvimento de ferramentas biológicas avançadas.