NOVO ESTUDO SUGERE APARECIMENTO ESPONTÂNEO DE DNA PRIMORDIAL

As propriedades de auto-organização de fragmentos moleculares semelhantes ao do DNA a quatro bilhões de anos pode ter guiado seu próprio crescimento em repetir cadeias químicas e com tempo suficiente para agir como uma base para a vida primitiva, diz um novo estudo da Universidade de Colorado Boulder e Universidade de Milan.

A imagem mostra uma gotícula de nano-ADN condensado e dentro dele menores gotas da fase de cristal líquido que mostram-se na luz polarizada no lado esquerdo. As gotas de cristal líquido agir como "micro-reactores" onde DNA curto podem se unir em longas cadeias de polímeros sem a ajuda de mecanismos biológicos. Crédito: Noel Clark, da Universidade de Colorado

A imagem mostra uma gotícula de nano-DNA condensado e dentro dele menores gotas da fase de cristal líquido que mostram-se na luz polarizada no lado esquerdo. As gotas de cristal líquido agem como “micro-reatores” onde o DNA curto pode se unir em longas cadeias de polímeros sem a ajuda de mecanismos biológicos. Crédito: Noel Clark, da Universidade de Colorado

Enquanto os estudos de formações minerais antigas contém elementos que justificam a origem e evolução de bactérias a 3,5-3,8 bilhões de anos atrás, apenas a meio bilhão de anos após a estabilização da crosta da Terra o que poderia ter precedido a formação de tais organismos unicelulares ainda é um mistério. As novas descobertas sugerem um novo cenário para as origens não-biológicas dos ácidos nucleicos, que são os blocos de construção de organismos vivos, disse o CU-Boulder e Professor física Noel Clark, em um estudo em que foi co-autor.

Um artigo sobre o tema, liderado por Tommaso Bellini, da Universidade de Milão foi publicado em uma edição recente da Nature Communications. Outros co-autores do estudo de física incluem Professor David Walba, Pesquisador Adjunto e Assistente de Pesquisa Yougwooo Yi Gregory P. Smith. O estudo foi financiado pelo Programa Bolsa PRIN dos Ministérios da Educação italiano, Universidades e Investigação e pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA.

A descoberta em 1980 de a capacidade de RNA em alterar quimicamente a sua própria estrutura feita pelo Professor Tom Cech e sua equipe de investigação levou ao desenvolvimento do conceito de “RNA-World” na vida primordial que foi uma associação de cadeias de RNA capaz de sintetizar outras cadeias de moléculas mais simples disponíveis no ambiente. Enquanto existe agora um consenso entre os pesquisadores da origem da vida que as cadeias de RNA são muito especializadas para serem criadas como um produto de reações químicas aleatórias, as novas descobertas sugerem uma alternativa viável, disse Clark.

A nova pesquisa demonstra que a auto-montagem espontânea de fragmentos de DNA em apenas alguns nanômetros de comprimento em fases de cristal líquido tem a capacidade de conduzir a formação de ligações químicas que ligam as cadeias de DNA curtas juntos para formar os longos, sem o auxílio de fatores ou mecanismos biológicos. Os cristais líquidos são uma forma de matéria entre qual tem propriedades de líquidos convencionais e os de um cristal sólido cristalino que podem fluir como um líquido, por exemplo, suas moléculas podem ser orientados mais como um cristal.

“Nossas observações sugerem que isso pode ter acontecido na Terra primitiva, quando os primeiros fragmentos moleculares semelhantes ao DNA apareceram“, disse Clark.

Durante vários anos, o grupo de pesquisa explorou a hipótese sobre de que maneira o DNA surgiu no início da Terra e encontrou suas propriedades estruturais e sua capacidade de se auto-organizar. No mundo pré-RNA, a auto-montagem espontânea de fragmentos de ácidos nucleicos (DNA e RNA) pode ter funcionado como um molde para a sua composição química juntando em polímeros, substâncias estas que são compostas de um grande número de unidades de repetição.

“As novas descobertas mostram que, na presença das condições químicas adequadas, a auto-montagem espontânea de fragmentos de DNA em pequenas pilhas de duplexes curtas favorece muito o seu desempenho e na polimerização, proporcionando assim uma rota pré-RNA para o RNA-world”, disse Clark.

Artigo: “Abiotic ligation of DNA oligomers templated by their liquid crystal ordering.” Nature Communications 6, Article number: 6424 DOI: 10.1038/ncomms7424

Fonte: Phys.org

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