Sawsan Wehbi, estudante de doutorado no programa de pós-graduação interdisciplinar em Genética na Universidade do Arizona, abordou um problema antigo de uma nova maneira e encontrou fortes evidências de que a versão de livro didático da evolução do código genético universal precisa ser revisada. Wehbi é a primeira autora de um estudo publicado na revista PNAS que propõe a ordem em que os aminoácidos – os blocos de construção do código – foram recrutados, contradizendo o que é amplamente considerado o “consenso” da evolução do código genético.
O código genético é essa coisa incrível onde uma sequência de DNA ou RNA, contendo sequências de quatro nucleotídeos, é traduzida em sequências de proteínas usando 20 aminoácidos diferentes”, disse Joanna Masel, autora sênior do artigo e professora de Ecologia e Biologia Evolutiva na Universidade do Arizona. “É um processo incrivelmente complicado e nosso código é surpreendentemente bom. Ele é quase ótimo para uma série de coisas e deve ter evoluído em etapas.”
O estudo descobriu que a vida primitiva favorecia moléculas de aminoácidos menores em detrimento de moléculas maiores e mais complexas, que foram adicionadas mais tarde, enquanto os aminoácidos que se ligam a metais chegaram muito antes do que se pensava. Finalmente, a equipe descobriu que o código genético atual provavelmente surgiu após outros códigos que foram extintos.
Os autores argumentam que a compreensão atual da evolução do código está falha porque se baseia em experimentos de laboratório enganosos, em vez de evidências evolutivas. Por exemplo, um dos pilares das visões convencionais sobre a evolução do código genético baseia-se no famoso experimento de Urey-Miller de 1952, que tentou simular as condições na Terra primitiva onde a vida provavelmente surgiu.
Embora o experimento tenha sido valioso para mostrar que os blocos de construção da vida, incluindo aminoácidos, podem surgir da matéria inanimada por meio de reações químicas simples, suas implicações foram questionadas. Por exemplo, nenhum aminoácido contendo enxofre foi encontrado, embora o elemento estivesse presente em grandes quantidades na Terra primitiva. Portanto, acredita-se que os aminoácidos contendo enxofre só foram adicionados ao código muito mais tarde. No entanto, o resultado é pouco surpreendente, dado que o enxofre não estava incluído nos componentes do experimento.
A equipe usou um novo método para analisar sequências de aminoácidos em toda a árvore da vida, remontando ao último ancestral comum universal (LUCA), uma população hipotética de organismos que viveu há cerca de 4 bilhões de anos e representa o ancestral comum de toda a vida na Terra hoje. Ao contrário de estudos anteriores que usaram sequências completas de proteínas, Wehbi e seu grupo se concentraram em domínios de proteínas, que são trechos mais curtos de aminoácidos.
“Se você pensa em uma proteína como um carro, um domínio é como uma roda”, disse Wehbi. “É uma parte que pode ser usada em muitos carros diferentes, e as rodas existem há muito mais tempo do que os carros.”
Para descobrir quando um determinado aminoácido provavelmente foi incorporado ao código genético, os pesquisadores usaram ferramentas de análise de dados estatísticos para comparar o acúmulo de cada aminoácido individual em sequências de proteínas que remontam ao LUCA e até mesmo mais longe. Um aminoácido que aparece preferencialmente em sequências antigas provavelmente foi incorporado no início. Por outro lado, os aminoácidos que foram incorporados mais tarde, mas só se tornaram disponíveis quando sequências de proteínas menos antigas surgiram, são empobrecidos nas sequências do LUCA.
A equipe identificou mais de 400 famílias de sequências que remontam ao LUCA. Mais de 100 delas surgiram ainda mais cedo, tendo se diversificado antes mesmo do LUCA. Descobriu-se que essas continham mais aminoácidos com estruturas de anel aromático, como triptofano e tirosina, embora esses aminoácidos tenham sido adicionados ao nosso código apenas tardiamente.
“Isso sugere outros códigos genéticos que existiram antes do nosso e que desde então desapareceram nas profundezas do tempo geológico”, disse Masel. “A vida primitiva parecia gostar de anéis.”
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2410311121
