De um início ainda mais simples
O clássico comentário de Leslie Orgel (2000) na revista Science sobre o trabalho pioneiro de Albert Eschenmoser desmonta um dos dogmas estruturais mais arraigados da biologia molecular inicial: o de que a geometria da espinha dorsal genética exigiria obrigatoriamente uma unidade repetitiva de pelo menos seis átomos para conseguir parear com o RNA. Ao demonstrar que o TNA (oligonucleotídeo de L-α-treofuranosila), com sua cadeia principal mais curta baseada em treose-açúcar-fosfato, forma duplas-hélices estáveis não apenas consigo mesmo, mas também com o RNA e o DNA, Eschenmoser abriu portas cruciais para entendermos que a hereditariedade molecular pode se apoiar em geometrias muito mais compactas do que a ditada pelos ácidos nucleicos modernos.
As implicações dessa quebra de dogma apontada por Orgel vão muito além da simples curiosidade química. Elas remodelam o próprio cenário da evolução pré-biótica ao demonstrarem que a natureza não precisava estar amarrada estritamente à fita de seis átomos de carbono do RNA para inventar a replicação molecular.
O fato de o TNA conseguir parear-se com tanta precisão com o RNA e o DNA sugere um mecanismo de transição evolutiva altamente fluido. Em termos práticos, abre-se a possibilidade de que o TNA tenha atuado como um precursor genético direto — um ancestral mais simples, quimicamente mais fácil de ser sintetizado nas condições inóspitas da Terra primitiva, e que posteriormente transferiu a "tocha" da hereditariedade para os ácidos nucleicos que conhecemos hoje.
Essa plasticidade estrutural reforça a tese de que a biologia moderna é apenas o produto final de uma longa seleção de sistemas genéticos alternativos, provando que a armação da informação genética tolera geometrias compactas que a bioquímica clássica julgava impossíveis.
O artigo
Orgel, Leslie (November 2000). "A Simpler Nucleic Acid". Science 290 (5495): 1306–7.
DOI:10.1126/science.290.5495.1306
https://www.researchgate.net/publication/242897526_A_Simpler_Nucleic_Acid
https://www.science.org/doi/10.1126/science.290.5495.1306
Resumo
Supunha-se que, para um análogo de ácido nucleico parear com o RNA, ele deveria — assim como o RNA — possuir uma cadeia principal com uma unidade repetitiva de pelo menos seis átomos; uma cadeia principal mais curta, presumivelmente, não se estenderia o suficiente para se ligar adequadamente ao RNA. O grupo de Eschenmoser demonstrou, contudo, que essa impressão inicial estava incorreta. Conforme relatam em seu novo artigo, Eschenmoser e seus colaboradores (1) sintetizaram um número significativo desses polímeros, denominados oligonucleotídeos de (L)-α-treofuranosila, ou TNAs. Eles são compostos por bases ligadas a uma cadeia principal de treose-açúcar-fosfato, com ligações fosfodiéster conectando os nucleotídeos. Os pesquisadores descobriram que pares de TNAs complementares formam, de fato, duplas-hélices estáveis do tipo Watson-Crick e — o que talvez seja mais importante — que os TNAs formam duplas-hélices estáveis com RNAs e DNAs complementares.
Extra
Albert Eschenmoser (1925–2023) foi um dos químicos orgânicos mais brilhantes do século XX. Embora tenha ficado mundialmente famoso pela complexa síntese laboratorial da vitamina B12, ele dedicou as últimas décadas de sua carreira a um campo fascinante: a Origem Química da Vida (Aetiological Chemistry).
Abaixo estão os pilares e as principais contribuições do pensamento de Eschenmoser sobre o surgimento da vida:
1. A Filosofia: "A origem da vida não pode ser descoberta, ela precisa ser reinventada"
Eschenmoser defendia que, como a transição da matéria não viva para a vida ocorreu há quase 4 bilhões de anos, a ciência jamais conseguirá "descobrir" o caminho histórico exato por meio de fósseis ou registros geológicos. Em vez disso, o papel da química sintética seria "reinventar" a origem da vida. Ele acreditava que o objetivo dos cientistas deveria ser criar modelos em laboratório ("vida química artificial") que provassem que a matéria orgânica possui a capacidade intrínseca de se auto-organizar em sistemas vivos.
2. Investigação de Ácidos Nucleicos Artificiais (TNA e outros)
A hipótese mais aceita para a origem da vida é o Mundo do RNA, que propõe que o RNA foi a primeira molécula a carregar informação genética e catalisar reações. Eschenmoser, contudo, questionou: Por que a natureza escolheu especificamente o RNA e o DNA se existem tantas outras possibilidades estruturais?
Para responder a isso, seu grupo sintetizou sistematicamente várias alternativas artificiais de ácidos nucleicos alterando o açúcar da estrutura:
TNA (Ácido Treonucleico): Substitui a ribose pelo açúcar treose. Eschenmoser descobriu que o TNA consegue se emparelhar perfeitamente com o RNA convencional.
p-RNA (Ribopiranosil-RNA): Uma alternativa estrutural baseada na forma piranose da ribose.
Esses estudos seminais provaram que o RNA não é quimicamente a única molécula capaz de armazenar informação genética, sugerindo que o RNA que conhecemos hoje pode ter sido precedido por estruturas genéticas ainda mais simples (como o TNA) na Terra primitiva. [1]
3. A Origem da Ribose e o "Cenário do Glioxilato"
Um grande mistério biológico sempre foi entender como a ribose (o açúcar do RNA) se formou e se estabilizou de forma pura antes da biologia existir.
Historicamente, os cientistas recorriam à Reação de Formose (baseada em formaldeído), que gerava uma mistura caótica e instável de açúcares destrutivos.
Em 2007, Eschenmoser propôs o Cenário do Glioxilato. Ele demonstrou que, ao usar glioxilato e diidroxifumarato (DHF) sob condições pré-bióticas plausíveis, ocorria uma reação muito mais limpa e direcionada.
Ele provou também que a reação de glicolaldeído fosforilado produzia ribose fosforilada de forma diferencial. Isso resolveu de uma só vez duas dúvidas: a origem seletiva da ribose e como o grupo fosfato ligou-se a ela para formar nucleotídeos.
Referências
Albert Eschenmoser - en.wikipedia.org
O TNA-WORLD ANTES DO RNA-WORLD - netnature.wordpress.com
Novas formas de Abiogénese - www.astropt.org
Vasudeva Naidu Sagi, Venkateshwarlu Punna, Fang Hu, Geeta Meher, Ramanarayanan Krishnamurthy; Exploratory Experiments on the Chemistry of the “Glyoxylate Scenario”: Formation of Ketosugars from Dihydroxyfumarate. Journal American Chemical Society 22 February 2012; 134 (7): 3577–3589. https://doi.org/10.1021/ja211383c
"Há uma grandeza nesta visão da vida... de que, tendo sido soprado o hálito da vida em algumas formas ou em uma única, enquanto este planeta continuou a girar de acordo com a lei imutável da gravidade, a partir de um início tão simples, formas infindáveis, as mais belas e as mais maravilhosas, têm evoluído e continuam evoluindo". – Darwin, “A Origem das Espécies”
