O código genético que controla a forma como os organismos constroem proteínas com base em instruções genéticas pode ter-se desenvolvido numa ordem diferente da que os cientistas pensavam. Um estudo recente explora os primeiros estágios da vida e propõe uma nova linha do tempo para como os blocos de construção das proteínas, chamados aminoácidos, foram adicionados a esse código. Esta sequência é uma parte fundamental do mistério das origens da vida.
A professora Joanna Marcel, da Universidade do Arizona, e os seus colegas apresentam uma nova forma de descobrir a ordem pela qual os aminoácidos se tornam parte do sistema que toda a vida utiliza para produzir proteínas. O seu estudo, publicado na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences, evita especulações iniciais baseadas em produtos químicos encontrados na Terra primitiva. Em vez disso, a equipe analisou diretamente a composição proteica de material genético muito antigo, que remonta às primeiras formas de vida conhecidas.
Em vez de confiar em experiências que tentam recriar as condições da Terra primitiva, a equipa do professor Marcel analisou padrões genéticos antigos que os primeiros organismos podem ter partilhado. Estes fragmentos de proteínas são essenciais para muitos processos vitais e fornecem pistas sobre como a biologia funcionava há milhares de milhões de anos. Os pesquisadores descobriram que aminoácidos menores e mais simples foram usados primeiro, seguidos por aminoácidos mais complexos. Surpreendentemente, tipos como metionina e cisteína (que contêm enxofre) e histidina (que interage com metais) foram adicionados mais cedo do que se pensava.
“A metionina e a histidina foram adicionadas ao código antes do esperado pelo seu peso molecular, enquanto a glutamina foi adicionada mais tarde”, explica o professor Masel. Isto significa que a metionina pode ter desempenhado um papel nos primeiros processos relacionados com a energia, enquanto a capacidade da histidina de auxiliar nas reações químicas dos metais pode ter sido crítica desde o início.
Os resultados do estudo vão além da química básica. Eles apoiam a ideia de que a vida se originou em ambientes ricos em minerais e enxofre, como as fontes vulcânicas subaquáticas. Esses locais fornecerão condições adequadas para a química do enxofre e dos metais. A equipa do professor Marcel também encontrou sinais de que alguns sistemas genéticos ainda mais antigos existiam antes dos primeiros antepassados comuns a toda a vida, sugerindo que a vida tentou diferentes formas de produzir proteínas antes de desenvolver os sistemas que conhecemos hoje.
Para chegar a essas conclusões, a equipe do professor Marcel agrupou as partes das proteínas de acordo com sua origem. Essas partes da proteína, chamadas domínios, são as partes da proteína que realizam funções específicas na célula. Os pesquisadores então compararam a frequência com que cada tipo de aminoácido aparecia em grupos de proteínas mais antigos e mais novos. Por exemplo, descobriram que a glutamina foi provavelmente adicionada ao código genético muito mais tarde, derrubando suposições anteriores. Outras proteínas antigas contêm quantidades incomuns de aminoácidos específicos, como o triptofano e a tirosina, sugerindo que arranjos genéticos mais antigos podem ter agido de maneiras diferentes.
A pesquisa do Professor Marcel oferece mais do que apenas novas perspectivas sobre a história da Terra. Também abre a possibilidade de estudar a vida fora da Terra. Se o enxofre e os aminoácidos metálicos foram importantes no início da vida aqui, também podem ser sinais de vida em outros mundos. O professor Marcel disse: “Nossos resultados fornecem uma aproximação melhorada da sequência de recrutamento de vinte aminoácidos no código genético”, dando aos cientistas uma maneira melhor de rastrear como a vida começou em outras partes do universo.
Referência do diário
Wehbi S., Wheeler A., Morel B., Manepalli N., Minh BQ, Lauretta DS, Masel J. “Recrutamento de aminoácidos para a sequência do código genético resolvido por domínios de proteína do último ancestral comum universal.” Anais da Academia Nacional de Ciências, 2024. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2410311121
Sobre o autor
Professora Joana Marcel é um biólogo teórico da Universidade do Arizona conhecido por seu trabalho inovador que explora como evoluem os processos mais fundamentais da vida. Sua pesquisa se concentra nas origens dos sistemas genéticos, na teoria da evolução e nas bases moleculares do início da vida. Com formação em matemática e biologia evolutiva, ela conecta modelos computacionais complexos a questões biológicas para descobrir padrões que moldam a vida como a conhecemos. O professor Marcel publicou extensivamente sobre tópicos que vão desde a evolução das proteínas até a robustez genética e o surgimento de novas características. Seu trabalho é reconhecido por desafiar suposições e fornecer uma nova estrutura para a compreensão de como os sistemas biológicos se adaptam e evoluem ao longo do tempo. Além de suas contribuições acadêmicas, ela é mentora e defensora do pensamento crítico na ciência, incentivando abordagens interdisciplinares para responder a algumas das questões mais difíceis da biologia. Seu trabalho recente sobre recrutamento de aminoácidos fornece novos insights sobre como o código genético foi formado pela primeira vez.
