Como surgiu o DNA?


Romeu Cardoso Guimarães
Departamento de Biologia Geral
Universidade Federal de Minas Gerais

Como a natureza conseguiu montar os ácidos nucléicos (DNA e RNA), se precisa para isso de moléculas, proteínas e enzimas, que teriam de ser pré-existentes? Esse aparato, por sua vez, não deveria estar codificado pelo próprio DNA (ou RNA)? Estamos diante do mesmo dilema: quem nasceu primeiro, o ovo ou a galinha?

   Na ausência de evidências fósseis dos sistemas que originaram os seres vivos, tenta-se montar modelos químicos plausíveis, ou seja, compatíveis com as condições da Terra primitiva. O ser vivo é um sistema semifechado (não-isolado), com metabolismo (transforma matéria e energia do ambiente) e reprodução (estável ao longo de gerações). Seus componentes fundamentais são proteínas, para o metabolismo, e ácidos nucléicos (DNA e RNA), para replicação. Os ácidos nucléicos aumentam a estabilidade reprodutiva, que seria pobre em sistemas apenas protéicos.
   Hoje, acredita-se que a molécula-fundadora teria sido o RNA, porque pode ter atividades enzimáticas (como ocorre com as ribozimas) e até auto-replicativas (em tubos de ensaio). O DNA seria um análogo do RNA, mais estável e acrescentado posteriormente ao sistema. Propõe-se que as ribozimas atuais sejam remanescentes das primitivas e que, na origem dos sistemas vivos, as atividades dessas enzimas teriam sido mais relevantes, inclusive para a tradução (síntese, a partir de informação genética) de proteínas. No caso, RNAs realizariam eles mesmos a ligação de aminoácidos para formar proteínas. O maior problema com essa hipótese é que as ribozimas conhecidas têm atividades limitadas e são moléculas muito complexas, e os próprios nucleotídeos (unidades componentes dos ácidos nucléicos) ainda não são obtidos em modelos químicos plausíveis. Tenta-se, então, desenvolver análogos de RNA com estruturas mais simples (ver 'Pesquisa sobre origens da vida em fase de sondagens', em Ciência Hoje nº 127).
   É mais fácil obter aminoácidos e moléculas mais complexas pelo lado das proteínas. No entanto, suas atividades catalíticas (como enzimas) são muito numerosas, o que torna difícil conseguir a partir delas um sistema integrado, que possa funcionar como protometabólico e gerador dos ácidos nucléicos. Portanto, falta muito a investigar, em ambos os pólos, 'do ovo e da galinha'. No estágio atual, o melhor seria dizer que a vida começou quando os dois sistemas -- ácidos nucléicos e proteínas -- confluíram, tornando-se interdependentes. Isso evita a pergunta sobre a origem unitária e monomolecular e descarta as hipóteses sobre 'moléculas vivas'. A origem da vida seria associativa.
   Tal associação estaria baseada na compatibilidade entre as moléculas mais simples (compostas sempre de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio) e entre as seqüências mais complexas que tais moléculas formam (proteínas e ácidos nucléicos). Na Terra primitiva, as seqüências podem ter sido 'montadas' com a ajuda de superfícies-modelo, como as de cristais de argilas (que se agrupam de modo ordenado) ou de membranas lipídicas (que espontaneamente formam vesículas, ou seja, sistemas semi-fechados). Tais modelagens ocorrem na água líquida, elemento ambiental essencial para a vida, pois a organização linear e espacial das biomoléculas depende de propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Ainda não há uma resposta definitiva para as perguntas feitas, mas esses pontos permitem montar um projeto de pesquisa razoável e plausível.

Romeu Cardoso Guimarães
Departamento de Biologia Geral
Universidade Federal de Minas Gerais