Gotículas contendo RNA flutuam na água. Cada cor é produzida por um tipo diferente de RNA — Foto: Amã Agrawal / The New York Times

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GERADO EM: 03/09/2024 - 04:02

Chuva e origem da vida: ligação revelada

Estudo revela que a chuva pode ter sido fundamental para o surgimento da vida,mostrando como gotículas de RNA estabilizadas pela água podem ter sido protocélulas iniciais. Pesquisadores descobriram que a água é essencial para manter as gotículas estáveis,levando a reflexões sobre a origem das primeiras células e como a chuva na Terra antiga desempenhou um papel crucial.

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A chuva pode ter sido um ingrediente essencial para a origem da vida,de acordo com um estudo publicado no final de agosto. A vida hoje existe como células,que são sacos cheios de DNA,RNA,proteínas e outras moléculas. Mas quando a vida surgiu há aproximadamente quatro bilhões de anos,as células eram muito mais simples. Alguns cientistas investigaram como as chamadas protocélulas surgiram pela primeira vez,tentando recriá-las em laboratórios.

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Muitos pesquisadores suspeitam que as protocélulas continham apenas RNA,uma versão de fita simples do DNA. Tanto o RNA quanto o DNA armazenam informações genéticas em suas longas sequências de “letras” moleculares. Mas o RNA também pode se dobrar em formas intrincadas,transformando-se em uma ferramenta para cortar ou unir outras moléculas. As protocélulas podem ter se reproduzido se suas moléculas de RNA agarrassem blocos de construção genéticos para montar cópias de si mesmas.

Um desafio para construir protocélulas é escolher no que as envolver. As células modernas são envoltas em membranas,barreiras que controlam rigidamente como as moléculas entram e saem. Mas esse arranjo teria representado um problema para as protocélulas. Elas não teriam sido capazes de absorver as moléculas necessárias para crescer ou expelir resíduos.

Alguns cientistas consideraram se as protocélulas se formaram sem uma membrana. Eles se inspiraram em experimentos químicos centenários nos quais pesquisadores misturavam produtos químicos em um líquido. Em alguns casos,alguns dos produtos químicos se condensaram em gotículas que flutuavam na mistura. As protocélulas poderiam ter começado como gotículas flutuantes sem membrana?

Nos últimos anos,pesquisadores exploraram essa possibilidade criando gotículas com RNA contido dentro. Agitar as gotículas foi o suficiente para dividi-las em duas. Isso pode ter sido um precursor simples de como as células se dividem enquanto se reproduzem.

Mas as gotículas de RNA não conseguiam permanecer distintas da maneira que as células fazem. Os fios de RNA rapidamente se deslocavam de uma gotícula para outra,e com o tempo todas as gotículas se fundiam,como bolhas de óleo se fundindo em uma película sobre a água.

Em 2018,Aman Agrawal,um engenheiro químico,descobriu uma solução potencial para esse problema. Mas levaria três anos para que ele percebesse o que havia encontrado.

Na época,o Agrawal era um estudante de pós-graduação na Universidade de Houston,estudando gotículas feitas de produtos químicos sintéticos. Ele esperava transformar gotículas em fábricas em miniatura para produzir compostos importantes,como a insulina.

Para fazer isso,seria necessário primeiro tornar as gotículas mais estáveis. Agrawal ficou impressionado com um estudo de 2015 no qual cientistas suíços conseguiram fazer com que as gotículas durassem seis dias bombeando produtos químicos em canais microscópicos cheios de água purificada.

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Professora de conservação da Black Turtle Dive,Sandra Rubio e sua aluna de conservação e ciência cidadã Nannalin "Fleur" Pornprasertsom pesquisando corais branqueados ao redor da ilha de Koh Tao,no sul da Tailândia. — Foto: Foto: Lillian SUWANRUMPHA / AFP)

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Grande barreira de corais — Foto: DAVID GRAY/AFP

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corais branqueados ao redor da ilha de Koh Tao,na província de Surat Thani,no sul da Tailândia. — Foto: Foto: Lillian SUWANRUMPHA / AFP

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Recifes de corais podem — Foto: Projeto Coral Vivo/Athila Bertoncini

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Berçário submarino de corais — Foto: Igor Silva / WWF-Brasil

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Alerta do mar. Em Abrolhos,mergulho entre corais,como o gorgônia-de-fogo: El Niño é risco à biodiversidade — Foto: Projeto Coral Vivo/Athila Bertoncini

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Foto dos corais — Foto: DAVID GRAY/AFP

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Corais embranquecido na Bacia de Ilha Grande,na Costa Verde do Rio — Foto: Felipe Skinner/Divulgação

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Mergulhadores na Grande Barreira de Corais — Foto: DAVID GRAY/AFP

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Corais da Bacia de Ilha Grande sofrem braqueamento — Foto: Felipe Skinner

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Agrawal replicou os resultados,mas não conseguiu descobrir como os canais produziam gotículas tão estáveis. Quatro meses depois,ele encontrou um frasco que sobrou do experimento. Ele havia despejado alguns produtos químicos extras e água purificada no frasco,que permaneceu selado. Mas agora,olhando para o frasco,ele ficou surpreso ao ver que o líquido tinha uma cor leitosa. Isso significava que as gotículas ainda estavam lá e flutuando dentro.

O pesquisador descobriu,então,que a água era responsável por manter as gotículas estáveis. A água persuadiu as moléculas na camada externa das gotículas a se ligarem. “Você pode imaginar uma malha se formando ao redor dessas gotículas”,disse Agrawal,agora pesquisador de pós-doutorado na Pritzker School of Molecular Engineering da University of Chicago.

Em 2021,a notícia do trabalho de Agrawal chegou a Jack Szostak,um químico da Universidade de Chicago e ganhador do Nobel que trabalhou com protocélulas por mais de 20 anos. O Dr. Szostak se perguntou se a água também poderia tornar as gotículas de RNA mais estáveis.

Os dois cientistas e seus colegas uniram forças para uma nova rodada de experimentos. Eles combinaram RNA e outros produtos químicos com água purificada. Quando eles agitaram a solução,ela produziu espontaneamente gotículas de RNA. E essas gotículas permaneceram estáveis ​​por dias,eles relataram no novo estudo,publicado no periódico Science Advances.

Os cientistas especularam que a chuva que caía na Terra primitiva poderia ter fornecido a água necessária para fazer gotículas de RNA. Para testar essa possibilidade,Anusha Vonteddu,outra estudante de pós-graduação da Universidade de Houston,colocou béqueres do lado de fora durante uma tempestade. Quando ela e seus colegas usaram a água da chuva para executar os experimentos novamente,as gotículas de RNA provaram ser estáveis ​​mais uma vez.

Mas a chuva na Terra primitiva provavelmente tinha uma química diferente da chuva de hoje,porque se formou em uma atmosfera com um equilíbrio diferente de gases. O alto nível de dióxido de carbono que se acreditava estar no ar há quatro bilhões de anos teria tornado as gotas de chuva mais ácidas. Agrawal e sua equipe descobriram que ainda podiam formar gotículas de RNA estáveis ​​com água tão ácida quanto vinagre.

Neal Devaraj,biólogo químico da Universidade da Califórnia,em San Diego,que não estava envolvido no novo estudo,disse que ele poderia lançar luz sobre a origem da vida porque os pesquisadores não precisaram fazer muito para criar gotículas de RNA estáveis: apenas misturar e agitar.

“É algo que você pode imaginar acontecendo na Terra primitiva”,ele disse. “Simples é bom quando você está pensando sobre essas questões.”