A VIDA NA TERRA NÃO É CASUAL

Descobrir como a auto-organização biomolecular acontece pode ser a chave para o entendimento de como a vida na Terra se formou e, talvez, como ele pode formar em outros planetas.

THE BEGINNINGS OF LIFE: The study of biomolecules we have today gives us clues about how life might have started three billion years ago. Image: University of Utah

THE BEGINNINGS OF LIFE: The study of biomolecules we have today gives us clues about how life might have started three billion years ago.
Image: University of Utah

Como a vida surgiu a partir de conjuntos de produtos químicos inanimados ainda é um mistério. Embora nunca possamos ter certeza absoluta de quais  produtos químicos existiram na Terra pré-biótica, podemos estudar as biomoléculas que temos hoje para nos dar pistas sobre o que aconteceu há três bilhões de anos atrás.

Os cientistas usaram um conjunto dessas biomoléculas para mostrar um caminho em que a vida pode ter começado. Eles descobriram que estas máquinas moleculares, que existem em células vivas hoje, não fazem muito por conta própria. Entretanto, logo que eles adicionam produtos químicos, que formam uma versão primitiva de uma membrana celular, obteve-se os produtos químicos perto o suficiente para reagir de um modo altamente específico.

Esta forma de auto-organização é notável, e descobrir como isso acontece pode ser a chave para entender a vida na Terra se formou e, talvez, como ele pode formar em outros planetas.

O Prêmio Nobel de 1987 em Química foi dado aos cientistas que conseguiram mostrar como moléculas complexas podem executar funções muito precisas. Um dos comportamentos destas moléculas é chamado de auto-organização, onde se juntaram produtos químicos diferentes e por causa das muitas forças que atuam sobre eles tornaram-se uma máquina molecular capaz de executar tarefas ainda mais complexas. Cada célula viva está cheia destas máquinas moleculares.

Pasquale Stano na Universidade de Roma Tre e seus colegas estavam interessados ​​em utilizar este conhecimento para investigar as origens da vida. Para tornar as coisas simples, eles escolheram um conjunto que produz proteínas. Este conjunto é constituído de 83 diferentes moléculas, inclusive a de DNA, incluindo o que foram programadas para a produção de uma proteína verde fluorescente que pode ser observada com um microscópio confocal.

O conjunto só pode produzir proteínas quando as suas moléculas estão suficientemente próximas para reagir uma com as outras. Quando o conjunto é diluído com água, elas não podem mais reagir. Esta é uma das razões pelo qual o interior de células vivas é um lugar especial, pois é concentrado e permite que a química da vida possa funcionar.

A fim de recriar essa aglomeração molecular, Stano adicionou um produto químico chamado POPC a solução diluída. Moléculas, tais como a POPC não se misturam com água, e quando colocados em ambiente aquoso formam automaticamente lipossomas.

POPC significa diacilglicerol fosfolípidico (ou seja, 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfocolina). É um importante lípido usado em experimentos de biofísicas e tem sido usada para o estudo de vários fenômenos celulares, tais como membranas lipídicas. Ele está produzido tanto sinteticamente quando ocorre naturalmente nas membranas celulares eucarióticas.

Os POPCs sintéticos têm uma estrutura muito semelhante à das membranas de células vivas e são amplamente usados ​​para o estudo da evolução das células. Lipossomas são pequenas vesículas esféricas formadas por bicamadas concêntricas de fosfolipídios que se organizam espontaneamente em meio aquoso.

Stano relata na revista Angewandte Chemie que muitos desses lipossomas ficam presos em algumas moléculas. Mas, surpreendentemente, cinco em cada 1.000 lipossomas tinha todos 83 moléculas necessárias para produzir as proteínas verdes fluorescentes. Estes lipossomas produziram grande quantidade dessas proteínas que brilhavam sob um microscópio.

Cálculos computacionais revelam que, mesmo por acaso, cinco lipossomas em 1000 não poderiam ter apanhado todos os 83 moléculas da montagem. A probabilidade calculada para tal evento de modo a formar lipossomas é essencialmente zero.

O fato de que tais lipossomas serem formados e produzirem a proteína fluorescente significa que algo bastante singular está acontecendo.

Stano e seus colegas ainda não entendem por que isso acontece. Pode ainda ser um processo aleatório ou é necessário que um modelo estatístico melhor possa explicar. É possível que estas moléculas particulares sejam adequadas para este tipo de auto-organização, porque já são altamente evoluídas. O próximo passo importante é ver se moléculas semelhantes e menos complexas também são capazes de tal proeza.

Independentemente das limitações, o experimento de Stano demonstrou pela primeira vez que a auto-montagem de máquinas moleculares em células simples podem ser um processo físico inevitável, ao menos a priori. Descobrir como exatamente acontece essa auto-montagem vai significar tomar um grande passo para a compreensão de como a vida se formou.

This article was originally published at The Conversation. Read the original article.

Fonte: Scientific american

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