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Cristais líquidos mostram uma nova tela da origem da vida

Cristais líquidos na origem da vida na Terra
Os cristais líquidos naturais (em cima) guiam o processo de montagem do RNA de forma muito eficiente.[Imagem: Marco Todisco et al. - 10.1021/acsnano.8b05821]

Cristais líquidos na origem da vida

As telas dos modernos televisores, telefones celulares e monitores de computador abrem e fecham seus píxeis usando cristais líquidos, materiais que fluem como líquidos, mas têm moléculas orientadas em estruturas semelhantes a cristais.

Mas os cristais líquidos podem não ser uma novidade tão "modernosa" assim. Biólogos estão propondo que essas moléculas altamente organizadas e organizáveis podem ter desempenhado um papel primordial no surgimento da vida na Terra, ajudando a montar as primeiras biomoléculas.

Marco Todisco e seus colegas da Universidade de Milão, na Itália, descobriram que pequenas moléculas de RNA podem formar cristais líquidos que estimulam o crescimento dessas moléculas em cadeias mais longas.

A hipótese mais aceita hoje é que a vida na Terra se originou em um "mundo de RNA", no qual o RNA cumpria o duplo papel de transportar a informação genética e realizar o metabolismo antes do surgimento do DNA ou das proteínas. Ainda existem cadeias catalíticas de RNA, ou ribozimas, nos genomas modernos.

Cristais líquidos na origem da vida na Terra
O processo natural pode ser menos eficiente, mas a natureza nunca teve pressa. [Imagem: Marco Todisco et al. - 10.1021/acsnano.8b05821]

Automontagem

As ribozimas conhecidas têm cerca de 16 a 150 nucleotídeos de comprimento. Então, como essas sequências se agrupam em um mundo primordial sem ribozimas ou proteínas anteriormente existentes?

Para descobrir, Todisco explorou diferentes cenários sob os quais RNAs curtos poderiam se automontar. Ele descobriu que, em altas concentrações, sequências de RNA curtas (com 6 a 12 nucleotídeos de comprimento) ordenam-se espontaneamente em fases de cristal líquido.

Os cristais líquidos se formaram ainda mais rapidamente quando os pesquisadores adicionaram íons de magnésio, que estabilizaram os cristais, ou polietilenoglicol, que sequestrou o RNA em microdomínios altamente concentrados. Uma vez que os RNAs são mantidos juntos em cristais líquidos, um ativador químico poderia juntar suas extremidades em filamentos muito mais longos de uma forma muito eficiente. Esse arranjo também ajudou a evitar a formação de RNAs circulares, que não podem continuar no processo de alongamento.

Os pesquisadores reconhecem que nem o polietilenoglicol ou o ativador químico seriam encontrados nas condições primordiais da Terra, mas afirmam que isso não descarta a possibilidade de que outras espécies moleculares poderiam ter desempenhado papéis semelhantes, embora menos eficientes. Afinal, os processos funcionaram em laboratório em poucas horas, mas a natureza teve bilhões de anos para arranjar as coisas a seu próprio modo.

Bibliografia:

Nonenzymatic Polymerization into Long Linear RNA Templated by Liquid Crystal Self-Assembly
Marco Todisco, Tommaso P. Fraccia, Greg P. Smith, Andrea Corno, Lucas Bethge, Sven Klussmann, Elvezia M. Paraboschi, Rosanna Asselta, Diego Colombo, Giuliano Zanchetta, Noel A. Clark, Tommaso Bellini
ACS Nano
DOI: 10.1021/acsnano.8b05821




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