O código genético que controla a forma como os organismos produzem proteínas com base em instruções genéticas pode ter evoluído numa ordem diferente da que os cientistas acreditavam. Um estudo recente examina os primeiros estágios da vida e fornece um novo cronograma de como os blocos de construção das proteínas, chamados aminoácidos, foram adicionados a esse código. Esta sequência é uma peça-chave no quebra-cabeça de como a vida começou.
A professora Joanna Massel, da Universidade do Arizona, e os seus colegas introduziram uma nova abordagem para encontrar a sequência de aminoácidos que faz parte do sistema que toda a vida utiliza para produzir proteínas. A sua investigação, publicada na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences, derruba suposições anteriores baseadas nos produtos químicos encontrados na Terra primitiva. Em vez disso, a equipe olhou diretamente para a composição proteica do material genético primitivo que antecede as formas de vida conhecidas.
Em vez de confiar em experiências para tentar recriar as condições da Terra primitiva, a equipa do Professor Mazel estudou padrões genéticos antigos partilhados pelos primeiros organismos. 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, enquanto os mais complexos vieram depois. Surpreendentemente, variantes como a metionina e a cisteína, incluindo o enxofre e a histidina, que interagem com os metais, foram adicionadas mais cedo do que se pensava anteriormente.
“A metionina e a histidina foram incluídas no código mais cedo do que o esperado pelos seus pesos moleculares, seguidas pela glutamina”, explicou o professor Massel. Isto significa que a metionina pode ter desempenhado um papel nos primeiros processos relacionados com a energia, e a capacidade da histidina de facilitar reações químicas baseadas em metais pode tê-la tornado importante desde o início.
As descobertas do estudo vão além da química básica. Eles apoiam a ideia de que a vida começou em ambientes ricos em minerais e enxofre, como as fontes vulcânicas subaquáticas. Esses locais teriam proporcionado condições perfeitas para a química à base de enxofre e metais. A equipe do professor Massel encontrou sinais de que alguns sistemas genéticos antigos existiam antes de serem compartilhados por toda a vida, sugerindo que a vida experimentou diferentes maneiras de produzir proteínas antes de se estabelecer no sistema que conhecemos hoje.
Para chegar a esses resultados, a equipe do professor Massel agrupou as partes da proteína de acordo com a distância em que apareciam. Essas regiões proteicas, chamadas domínios, são seções de proteínas que realizam funções específicas na célula. Os pesquisadores compararam a frequência com que cada tipo de aminoácido aparecia em conjuntos de proteínas mais antigos e ligeiramente mais novos. Por exemplo, descobriram que a glutamina foi adicionada muito tarde no código genético, derrubando suposições anteriores. Outras proteínas antigas contêm quantidades incomuns de aminoácidos específicos, como o triptofano e a tirosina, apontando para arranjos genéticos mais antigos que podem ter funcionado de forma diferente.
A pesquisa do Professor Massel oferece mais do que uma nova visão da história da Terra. Também abre a possibilidade de estudar a vida fora do nosso planeta. Se o enxofre e os aminoácidos à base de metais foram importantes no início da vida aqui, eles também podem ser sinais de vida em outros mundos. “Os nossos resultados fornecem uma aproximação melhorada da sequência para adicionar vinte aminoácidos ao código genético”, disse o professor Massel, dando aos cientistas uma maneira melhor de descobrir como a vida pode ter começado noutras partes do universo.
Nota de diário
Wehbi S., Wheeler A., Morel B., Manepalli N., Minh BQ, Lauretta DS, Masel J. “Ordem de recrutamento de aminoácidos no 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 Massel é um biólogo teórico da Universidade do Arizona conhecido por seu trabalho inovador que explora como os processos mais fundamentais da vida evoluíram. 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, ele combina modelos computacionais complexos com questões biológicas para descobrir padrões que moldam a vida como a conhecemos. O professor Massel publicou amplamente 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 novas estruturas para a compreensão de como os sistemas biológicos se adaptam e evoluem ao longo do tempo. Além de suas contribuições acadêmicas, ele é mentor e defensor do pensamento crítico na ciência, incentivando abordagens interdisciplinares para responder a algumas das questões mais difíceis da biologia. O seu trabalho recente sobre o recrutamento de aminoácidos fornece uma nova perspectiva sobre como o código genético pode ter tomado forma pela primeira vez.
