Cientistas identificam a reação química que pode ter desencadeado vida na Terra

Traduzido por Julio Batista
Original de David Nield para o ScienceAlert

Houve um ponto crítico no início da história da Terra quando as reações químicas entre a mistura de moléculas orgânicas começaram a ser alimentadas internamente, formando algo que poderíamos começar a pensar como biológico.

A aparência dessa primeira reação metabólica ainda é uma área de especulação. Tinha que ser simples o suficiente para emergir dos vários componentes que provavelmente já estavam presentes, mas ainda eficiente o suficiente para servir como um catalisador para mudanças em seu ambiente.

Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade Rutgers e do City College de Nova York, nos Estados Unidos, identificou uma proteína que pode ter desempenhado um papel crucial no surgimento da vida como a conhecemos – um peptídeo simples que eles chamaram de nickelback.

Não se trata de uma homenagem à conhecida banda de rock canadense, mas sim de uma referência ao esqueleto da proteína, formado por uma cadeia de aminoácidos e dois átomos de nitrogênio ligados a um par de átomos de níquel.

Esta descoberta não só poderia ajudar a esclarecer sobre o início da formação da vida aqui na Terra, como também poderia dar aos astrônomos outra pista na busca de vida em outros planetas onde esses ingredientes químicos essenciais estão apenas começando a se formar.

“Os cientistas acreditam que em algum momento entre 3,5 e 3,8 bilhões de anos atrás houve um ponto de inflexão, algo que deu início à mudança da química pré-biótica – moléculas precursoras da vida – para sistemas biológicos vivos”, disse o bioquímico e biólogo molecular Vikas Nanda, da Universidade Rutgers em Nova Jersey, EUA.

“Acreditamos que a mudança foi desencadeada por algumas pequenas proteínas precursoras que realizaram etapas importantes em uma reação metabólica antiga. E achamos que encontramos um desses peptídeos pioneiros”.

Para chegar a estrutura final do peptídeo, os cientistas começaram com proteínas modernas que alimentam os processos metabólicos cruciais na condução de diversas reações bioquímicas. As proteínas antigas teriam sido muito mais simples, então essas proteínas foram quebradas em suas partes mais básicas.

Uma série de experimentos produziu o níquel como provável candidato a ser simples o suficiente para se formar na Terra pré-biótica, mas complexo o suficiente para extrair energia do ambiente e fazer algo com ela. Utiliza um total de 13 aminoácidos; essas moléculas são frequentemente descritas como “blocos de construção” para proteínas e, de fato, para a própria vida.

A esta estrutura básica, dois átomos de níquel podem se ligar e espelhar a atividade básica do grupo níquel-ferro na [NiFe] hidrogenase e o agrupamento níquel-níquel na acetil-CoA sintase, duas proteínas antigas que continuam a desempenhar papéis importantes no metabolismo hoje.

O níquel teria sido um metal abundante nos primeiros oceanos do nosso planeta. Crucialmente, quando ligados ao peptídeo, os átomos de níquel agem como um catalisador na liberação do gás hidrogênio, que teria sido uma fonte vital de energia bilhões de anos atrás. De forma espetacular, a equipe conseguiu mostrar todos esses processos funcionando no laboratório.

“Isso é importante porque, embora existam muitas teorias sobre as origens da vida, há muito poucos testes reais de laboratório dessas ideias”, disse Nanda.

Se o níquel desempenhou um papel significativo no início da vida na Terra, é razoável supor que esse processo também possa estar acontecendo em outros planetas – talvez em planetas que não estão tão avançados em sua evolução quanto nós.

Os pesquisadores usam o que é conhecido como bioassinaturas para procurar vida nos confins do Universo, vestígios químicos que podem sugerir que organismos estão presentes ou podem ser desenvolvidos. Nickelback poderia ser adicionado a essa lista de bioassinaturas.

Olhar para o início da vida na Terra não é fácil, mas por meio de algumas técnicas inteligentes de retroceder no tempo a partir de hoje, estamos gradualmente obtendo uma ideia melhor de como a vida complexa se formou em primeiro lugar.

“Este trabalho mostra que não apenas as enzimas metabólicas de proteínas simples são possíveis, mas também muito estáveis ​​e muito ativas – tornando-as um ponto de partida plausível para a vida”, disse Nanda.

A pesquisa foi publicada na Science Advances.