Sempre pensamos que o RNA era simples demais para o trabalho pesado.
Essa suposição está falhando. Um novo estudo sugere que o RNA pode construir estruturas massivas e sofisticadas. Filamentos. Gaiolas. Não era apenas um humilde portador genético esperando que as proteínas aparecessem e salvassem o dia. A “hipótese do mundo do RNA” há muito afirma que o RNA precedeu o DNA e as proteínas, mas a sabedoria predominante dizia que essas primeiras moléculas só conseguiam gerenciar pequenas dobras básicas. Essa visão pode estar completamente errada.
A mudança é importante porque reescreve a história de origem.
Por que a complexidade do RNA muda nossa visão do amanhecer da vida
Durante décadas, a lacuna era clara. As proteínas usam vinte aminoácidos diferentes. Isso lhes dá uma paleta enorme. O RNA tem apenas quatro nucleotídeos. A lógica era que o RNA não tinha a variedade necessária para se transformar em algo complexo. Não poderia construir estruturas. Não poderia catalisar reações complexas sem ajuda. As proteínas intervieram, assumiram o controle e travaram o sistema biológico no lugar.
Mas esta lógica pressupõe que variedade limitada é igual a estrutura limitada.
Um artigo recente publicado no bioRxiv por Lin Huang, da Universidade Sun Yat-Sen, argumenta o contrário. Huang e sua equipe descobriram que o RNA pode fazer coisas que nunca vimos antes. A pesquisa ainda não foi revisada por pares, mas as imagens da microscopia crioeletrônica são surpreendentes. Eles mostram a montagem do RNA em grandes complexos que rivalizam com arquiteturas baseadas em proteínas.
Isto desafia diretamente a suposição de que apenas as proteínas podem construir geometrias elaboradas.
“Isso sugere que na origem do RNA o mundo poderia se reunir em todos os tipos de formas”, disse Huang à WordsSideKick.com.
Quais mecanismos permitem que o RNA construa grandes estruturas
O segredo não são mais ingredientes. É a maneira como as peças se encaixam.
Os pesquisadores se concentraram em “beijar as alças da haste”. Imagine um cadarço amarrado em um laço. Se outro laço de cadarço pressionar contra ele, eles se beijam. Fiquem juntos. Conecte-se. A equipe examinou sequências de RNA e encontrou famílias de bacteriófagos – vírus que infectam bactérias – que usavam exatamente esse mecanismo.
Aqui está o que aconteceu quando eles testaram no laboratório:
- Eles purificaram as moléculas de RNA.
- Deixaram montar em um prato.
- Os fios curtos (menos de 200 unidades cada) se encaixaram no lugar.
O resultado foi imediato e robusto.
Alguns formaram filamentos que se parecem muito com o citoesqueleto das células modernas. O citoesqueleto move as coisas. Ele mantém as células em forma. Se o RNA primitivo pudesse fazer isso, a vida poderia ter sido estrutural desde muito cedo.
Outros formaram gaiolas icosaédricas. Pense em uma bola de futebol. Vinte triângulos formando uma esfera. Os herpesvírus modernos usam gaiolas de proteínas (capsídeos) para esconder seu DNA. Poderia o RNA antigo ter construído suas próprias caixas do tamanho de vírus? É possível. A geometria confere.
Onde essas estruturas de RNA existem na natureza
Aqui está o problema. As estruturas formadas em um prato. Eles não se formam necessariamente dentro das bactérias que abrigam os vírus.
A equipe de Huang ainda não viu isso acontecer in vivo. Dentro de uma célula real, proteínas de todos os lugares podem romper essas ligações de RNA. Ou talvez as proteínas os ajudem? Nós não sabemos. O ambiente do laboratório está limpo. As células são caóticas.
Anna Medvegy, uma bióloga evolucionista não envolvida no estudo, levantou uma preocupação diferente. Não se trata apenas de química. É uma questão de meio ambiente.
“Eu definitivamente acho que os parâmetros ambientais são uma questão”, escreveu Medvegy. “Essas estruturas podem se formar no ambiente onde existia o hipotético mundo do RNA?”
Se o amanhecer da Terra significasse calor escaldante ou pH baixo, esses laços de beijo sobreviveriam? Talvez. Mas se você cozinhar o RNA, ele se desfaz. Recriar essas condições prebióticas para testar a integridade estrutural é o próximo obstáculo.
Cadeias curtas de RNA quebram facilmente. Esse é um grande problema para a longevidade. No entanto, o facto de peças curtas construírem coisas grandes é promissor. Longas correntes se quebram. Os curtos também quebram. Mas se os pequenos se ligassem a redes ou gaiolas estáveis, poderiam ter suportado o caos da Terra primitiva melhor do que pensávamos.
O RNA realmente fez isso há quatro bilhões de anos?
Não podemos voltar para verificar.
Só temos essas gaiolas lindas e frágeis em placas de Petri. Eles são prova de capacidade, não de história. Mas a capacidade é importante. Isso significa que as ferramentas estavam lá. Os projetos existem nos vírus que vemos hoje. Talvez a vida não fosse tão lenta e desajeitada no início como imaginávamos. Talvez tenha sido construir esqueletos e escudos desde o primeiro dia.
Ou talvez as condições estivessem muito quentes.
Quem sabe? O laboratório diz que sim. A terra diz espere e veja.
