RNA PRIMITIVO PODE TER USADO ESTRATÉGIA DE ISOLAMENTO PARA DERROTAR MUTANTES INÚTEIS.

Gotículas de aerossol podem ter permitido que as primeiras moléculas de informação sobrevivessem a replicadores mais rápidos.

Bolhas Minúsculas - Cozinhar a primeira vida da Terra provavelmente exigiu muitos "vasos". A segregação espacial em diferentes poças ou gotículas separadas poderia ter ajudado as primeiras moléculas auto-replicantes a sobreviverem. Posteriormente, protocélulas como as mostradas aqui proporcionaram compartimentação mais estável.

Bolhas Minúsculas – Cozinhar as primeiras formas de vida da Terra provavelmente exigiu muitos “recipientes”. A segregação espacial em diferentes poças ou gotículas separadas poderia ter ajudado as primeiras moléculas auto-replicantes a sobreviver. Posteriormente, proto-células como as mostradas aqui proporcionaram compartimentação mais estável.

Muito antes que as células modernas estivessem ao redor para abrigar material genético, minúsculas gotículas de água poderiam ter protegido as primeiras moléculas auto-replicantes de mutantes parasitas. Novas evidências experimentais mostram que tais compartimentos temporários podem ajudar as moléculas de RNA a resistir à absorção por mutantes mais rápidos e de replicação mais rápida, relatam os pesquisadores.

“Nós temos muitos papéis teóricos que sugerem como os parasitas poderiam ter sido combatidos, mas aqui temos um estudo baseado em laboratório que mostra um potencial mecanismo”, diz Niles Lehman, químico da Portland State University em Oregon, que não fazia parte do estudo.

Um passo crucial no surgimento da vida na Terra foi o aparecimento de moléculas que poderiam se copiar. Muitos cientistas acreditam que as primeiras moléculas auto-replicantes poderiam ter sido versões rudimentares dos RNAs de hoje, que carregam instruções para fazer proteínas. Mas, à medida que o RNA se replicava, as mutações inevitavelmente se infiltravam. E mutações que encurtaram a molécula (mesmo à custa de sua função) teriam uma vantagem seletiva.

“Fitness significa número de filhos por unidade de tempo”, diz Lehman. “Quando você tira toda a biologia e desce para a química pura, é apenas a taxa da reação”. Assim, os mutantes mais curtos e mais rápidos que poderiam se copiar rapidamente e produzir mais prole em breve empurrariam moléculas de RNA mais longas que carregavam mais informações. Esses mutantes são parasitas moleculares: eles se reproduzem muito rapidamente, mas perderam seu manual de instruções para fazer qualquer outra coisa.

Modelos matemáticos sugeriram que a compartimentação poderia ajudar a resolver o problema do parasita – isto é, ter RNAs replicando em muitas populações discretas em vez de um pool gigante. Por acaso, alguns bolsões acabariam com menos parasitas. E nesses compartimentos, o RNA mais longo pode ser capaz de obter uma posição.

Compartimentos com menos parasitas poderiam produzir muito mais RNA funcional, aumentando sua representação na população como um todo, diz estudo co-autor Eörs Szathmáry, um biólogo evolutivo na Fundação Parmênides em Munique.

Para testar a idéia no laboratório, Szathmáry e seus colegas pegaram um pedaço de RNA de um bacteriófago e colaram em uma ribozima, um pedaço de RNA que pode catalisar uma reação química. Em seguida, eles deixaram o RNA duplicar sob diferentes condições – quer livremente em um frasco ou distribuído através de um milhão de gotas de água microscópicas em óleo. As gotículas atuaram como recipientes temporários: Eles mantiveram as populações de moléculas de RNA juntas por curtos períodos de tempo antes de quebrar, deixando o RNA se misturar novamente e, em seguida, reformando um conjunto diferente de RNAs no interior.

Os pesquisadores puderam testar a atividade catalítica de gotículas individuais para ver quão bem o RNA original estava resistindo ao RNA parasítico. Quando o RNA ficou mais curto, ele caiu as instruções para catalisar reações químicas. Assim, uma gotícula que não poderia catalisar muito bem provavelmente continham vários RNAs parasitas.

Após quatro gerações, o RNA catalítico que não estava compartimentado de qualquer forma tinha sido completamente invadido por RNA parasítico. A compartimentação aleatória dentro de gotículas diminuiu a velocidade com que os parasitas assumiram, mas o RNA original ainda desaparecia na sétima geração. “Dentro de compartimentos, há seleção para os parasitas”, diz Szathmáry – os mutantes mais curtos ainda têm como se mover.

Mas na competição entre compartimentos, há a vantagem flips: Um compartimento com vários parasitas que não se vão. Tome, por exemplo, uma célula – um compartimento que é um pouco mais complicado do que uma gota. Uma célula com RNA que não poderia catalisar reações químicas provavelmente morreria.

Os pesquisadores imitaram esse tipo de seleção entre as gotículas removendo as cheias de RNAs parasitas após cada geração. Com a seleção, os trapaceiros não mais dominavam a população da mesma maneira. Após nove gerações, uma quantidade substancial do RNA funcional ainda permaneceu.

Na natureza, compartimentos temporários, como gotículas aerossolizadas, poderiam ter proporcionado a separação necessária para que moléculas auto-replicantes pudessem seguir em frente, diz Szathmáry. Ou as populações de RNA que fermentam dentro de poros diferentes dentro de rochas poderiam ter agido como populações distintas. Esses compartimentos rudimentares eram menos elegantes do que as células que compõem toda a vida hoje, mas no nível mais básico, eles fizeram um trabalho semelhante.

É cada vez mais evidente que a compartimentação ajudou a moldar o surgimento da vida, diz Brian Paegel, químico do Scripps Research Institute, em Jupiter, Flórida. “Celularidade pode não ter sido algo que só aconteceu porque era legal. Poderia ter sido totalmente central para a vida como a conhecemos hoje”.

Fonte: Science News

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