A adenina e o mundo pré-biótico: Análise da crítica de Shapiro (Abstract)

 

Dando continuidade à análise dos componentes do RNA e sua plausibilidade em um cenário pré-biótico (antes da origem da vida), vejamos o que Shapiro 1 tem a dizer sobre a questão da Adenina. Essa base nitrogenada é uma purina e compõe  os ácidos nucleicos (RNA e DNA, sempre em pares com a uracila no RNA e com a timina no DNA) assim como a dinucleotídeo nicotinamida-adenina (NAD), a ADP (Adenosina-difosfato) e a ATP (adenosina-trifosfato), moléculas formadas de adenina, um “esqueleto” de ribose (um açúcar pentose) e por, respectivamente, duas e três moléculas de fosfato. O ATP é uma “moeda” de energia que nossas células usam para realizarem todas as suas funções. É componente também do  adenosina monofosfato cíclico (AMPc ou cAMP), fundamental na transdução de sinais celulares, em respostas a neurotransmissores e hormônios.

 

ADP
Exemplo de ADP em 3D

 

Obviamente, essa molécula é muito essencial para a vida, e portanto, deveria existir no mundo pré-biótico em vastas quantidades. Mas seria isso possível? As evidências demonstram que não, como Shapiro, desconsolado, afirma em seu artigo, do qual vamos traduzir o sumário:

Adenina tem um papel essencial na replicação de todos os seres vivos conhecidos atualmente, e é prominente em muitos outros aspectos da bioquímica (ciência que estuda as reações químicas ligadas aos seres vivos). Ocorre entre os produtos da oligomerização do HCN (Cianeto de hidrogênio, gás tóxico que inclusive foi usado pelos nazistas em suas câmaras de gás, e na execução de presos condenados à morte nos EUA). Essas circustâncias têm estimulado a ideia de que adenina (A) era um componente no sistema replicante presente durante a origem da vida.

Tais replicadores incluiriam não apenas RNA, como também um número de alternativas similares ao RNA que utilizavam um “esqueleto” mais simples. Apesar desses indicadores encorajadores, uma consideração das propriedades químicas da A revelam razões que desfavorecem sua participação em tal papel. 

Essas propriedades incluem o seguinte:

1-Sua síntese exige concentrações de HCN de pelo menos 0.01 M. Tais concentrações poderiam ser esperadas apenas em circunstâncias únicas na Terra primordial. A quantidade de A formada é pouca em simulações de condições pré-bióticas, e se uma subsequente etapa de hidrólise em altas-temperaturas é omitida, o produto formado não representa adenina em si, mas sim adenina 8-substítuida e outros derivados;

2-Adenina é sujeita a hidrólise (a meia-vida para sua desaminação (perda de grupos aminas) a 37º C e Ph 7 é de quase 80 anos) e a reações com uma variedade de eletrófilos (moléculas com carga positiva que são atraídas por elétrons) simples, formando um vasta gama de produtos. Seu acúmulo não seria esperado em uma escala de tempo geológica, e sua incorporação a um replicador parece implausível. 

 

3- A interação entre a adenina e uracila, que envolve duas ligações de hidrogênio (ao invés de três, como ocorre entre a guanina e citosina) é fraca e não-específica. Pareamento da adenina com vários outros parceiros tem sido observado com monômeros, oligonucleotídios e no RNA. As propriedades da ligação de hidrogênios na A demonstram serem inadequadas para seu papel em qualquer esquema de reconhecimento específico sob as condições caóticas da “sopa” pré-biótica. 

Novas e fundamentais descobertas na química da adenina seriam necessárias afim de reverter essa percepção. Uma possibilidade alternativa e atraente é de algum replicador ter precedido o RNA (ou substâncias similares) na origem da vida.

Pois é, dá para entender bem o porquê do review desanimador de Shapiro. Assim como a citosina, a adenina também  fala em apresentar resultados positivos em experimentos pré-bióticos, rendendo baixas concentrações, sendo rapidamente destruída e associando-se com vários tipos de substâncias inóspitas para a vida. Tentativas têm sido feitas na busca por uma origem pré-biótica da Adenina ou produtos similares. Exemplo, em 1999, Levy e Miller 2 publicaram um artigo propondo a origem de precursores de purinas, tipo: N6-metiladenina, 1-metiladenina e a N6,N6-dimetiladenina. Mas, não bastando esses produtos não serem adenina em si, o cenário proposto é muito artificial e raro… Eles propuseram praias e/ou lagoas em processo de secagem (provavelmente por evaporação d’água), o que diminuiria a quantidade de água e aumentaria a concentração das substâncias contidas nelas. Nada convincente, por sinal. Outros apelam para a origem extraterrestre das bases nitrogenadas, vindas em meteoritos. Mas como Shapiro explicou em outro artigo 3 (lidando com a citosina):

“Adenina e guanina isoladas de meteoritos têm sido citadas como evidência de que essas substâncias devem ter se tornado disponíveis como “matéria-prima” na Terra pré-biótica. Todavia, hidrólise por ácidos se faz necessário para extraí-los, e a quantidade extraída é baixa.” 

Ainda sobre a guanina, essa base também possui seus dilemas 4. Em sínteses de soluções contendo cianeto de amônia ( NH(4)CN ), a produção de guanina é  10 a 40 vezes inferior à quantidade de A obtida.  Visto que altas concentrações de NH(4)CN somente são possíveis em temperaturas abaixo de zero, seria necessário temperaturas constantes abaixo de -20 º C para haver uma concentração de NH(4)CN e favorecer a síntese de G (mas, como posteriores sínteses de G poderiam ocorrer em ambientes congelados é uma incógnita).

Dilemas e mais mais dilemas, e a vida continua maravilhando aos seres humanos, sedentos por respostas…

 

Referências

Shapiro R., The prebiotic role of adenine: a critical analysis. Orig Life Evol Biosph. 1995 Jun;25(1-3):83-98.

2 Levy M, Miller SLThe prebiotic synthesis of modified purines and their potential role in the RNA world. J Mol Evol. 1999 Jun; 48(6):631-7.

R Shapiro Prebiotic cytosine synthesis: A critical analysis and implications for the origin of life 4396–4401, doi: 10.1073/pnas.96.8.4396, 1999

Levy M1, Miller SL, Oró J. Production of guanine from NH(4)CN polymerizations. J Mol Evol. 1999 Aug;49(2):165-8.

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