Apesar de uma diversidade impressionante, quase todas as formas de vida —desde as bactérias às baleias azuis — partilham o mesmo código genético. Como e quando este surgiu tem sido objeto de grande controvérsia científica
Ao adotar uma nova abordagem a um problema antigo, Sawsan Wehbi, estudante de doutoramento no Programa Interdisciplinar de Pós-Graduação em Genética da Universidade do Arizona, descobriu fortes indícios de que a versão dos manuais sobre a evolução do código genético universal precisa de ser revista. Sawsan Wehbi é o primeiro autor de um estudo publicado na revista PNAS que sugere que a ordem pela qual os aminoácidos — os blocos de construção do código — foram recrutados está em desacordo com o que é amplamente considerado o “consenso” da evolução do código genético.
“O código genético é esta coisa espantosa em que uma cadeia de ADN ou ARN contendo sequências de quatro nucleótidos é traduzida em sequências de proteínas utilizando 20 aminoácidos diferentes”, disse Joanna Masel, autora principal do artigo e professora de ecologia e biologia evolutiva na Universidade de A. ”É um processo extremamente complicado e o nosso código é surpreendentemente bom. É quase ótimo para uma série de coisas e deve ter evoluído por fases”.
O estudo revelou que a vida primitiva preferia moléculas de aminoácidos mais pequenas a moléculas maiores e mais complexas, que foram adicionadas mais tarde, enquanto os aminoácidos que se ligam a metais se juntaram muito mais cedo do que se pensava. Por último, a equipa descobriu que o código genético atual surgiu provavelmente após outros códigos que entretanto se extinguiram.
Os autores argumentam que a atual compreensão de como o código evoluiu é imperfeita porque se baseia em experiências laboratoriais enganadoras e não em provas evolutivas. Por exemplo, uma das pedras angulares dos pontos de vista convencionais sobre a evolução do código genético assenta na famosa experiência de Urey-Miller de 1952, que tentou simular as condições na Terra primitiva que provavelmente testemunharam a origem da vida.
Embora valiosa na demonstração de que a matéria não viva podia dar origem aos blocos de construção da vida, incluindo aminoácidos, através de reacções químicas simples, as implicações da experiência foram postas em causa. Por exemplo, não produziu quaisquer aminoácidos contendo enxofre, apesar de o elemento ser abundante na Terra primitiva. Como resultado, acredita-se que os aminoácidos sulfúricos se juntaram ao código muito mais tarde. No entanto, o resultado não é surpreendente, considerando que o enxofre foi omitido dos ingredientes da experiência.
De acordo com o coautor Dante Lauretta, Regents Professor of Planetary Science and Cosmochemistry at the U of A Lunar and Planetary Laboratory, a natureza rica em enxofre dos primórdios da vida oferece perspetivas para a astrobiologia, particularmente na compreensão da potencial habitabilidade e bioassinaturas de ambientes extraterrestres.
“Em mundos como Marte, Enceladus e Europa, onde os compostos de enxofre são predominantes, isso poderia informar a nossa busca por vida, destacando ciclos biogeoquímicos análogos ou metabolismos microbianos. Essas percepções podem refinar o que procuramos nas bioassinaturas, ajudando na deteção de formas de vida que prosperam em produtos químicos ricos em enxofre ou análogos além da Terra.”
A equipa utilizou um novo método para analisar sequências de amino ao longo da árvore da vida, até ao último antepassado comum universal, ou LUCA, uma população hipotética de organismos que viveu há cerca de 4 mil milhões de anos e que representa o antepassado comum de toda a vida atual na Terra. Ao contrário de estudos anteriores, que utilizaram sequências completas de proteínas, Sawsan Wehbi e o seu grupo centraram-se nos domínios das proteínas, ou seja, em pequenos trechos de aminoácidos.
“Se pensarmos que a proteína é um carro, um domínio é como uma roda”, disse Sawsan Wehbi. “É uma peça que pode ser utilizada em muitos carros diferentes, e as rodas existem há muito mais tempo do que os carros.”
Para saber quando é que um aminoácido específico foi provavelmente recrutado para o código genético, os investigadores utilizaram ferramentas de análise de dados estatísticos para comparar o enriquecimento de cada aminoácido individual em sequências de proteínas que remontam ao LUCA, e ainda mais atrás no tempo. Um aminoácido que aparece preferencialmente em sequências antigas foi provavelmente incorporado desde o início. Por outro lado, as sequências de LUCA estão esgotadas em aminoácidos que foram recrutados mais tarde, mas que se tornaram disponíveis na altura em que surgiram sequências de proteínas menos antigas.
A equipa identificou mais de 400 famílias de sequências que remontam a LUCA. Mais de 100 delas tiveram origem ainda mais cedo e já se tinham diversificado antes de LUCA. Estas acabaram por conter mais aminoácidos com estruturas de anéis aromáticos, como o triptofano e a tirosina, apesar de estes aminoácidos terem sido acrescentados tardiamente ao nosso código. “Isto dá pistas sobre outros códigos genéticos que vieram antes do nosso e que desapareceram no abismo do tempo geológico”.
