Un „filtru solar molecular” ar putea explica de ce ADN-ul folosește timina în ciuda vulnerabilității sale la radiațiile UV
Cercetătorii de la Universitatea Texas A&M au descoperit indicii noi care ar putea explica de ce ADN-ul a adoptat timina ca una dintre componentele sale principale, în locul uracilului, deși timina este mai vulnerabilă la radiațiile ultraviolete.
În urmă cu miliarde de ani, când viața inteligentă a început să se formeze, ADN-ul a devenit principalul cod biologic, detașându-se de ARN-ul monocatenar. În acest proces, o substanță chimică numită timină a înlocuit uracilul ca element de bază al moleculei. Această schimbare i-a nedumerit mult timp pe oamenii de știință, deoarece timina este mai predispusă la deteriorare cauzată de radiațiile ultraviolete. Pe Pământul primordial, absența unui strat protector de ozon expunea organismele la radiații UV intense de la Soare, ceea ce ar fi făcut din timină o alegere aparent nepotrivită.
Echipa condusă de dr. Peter Rentzepis, profesor în Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare, împreună cu asistenții de cercetare Keyvan Khosh Abady și Negar Karpourazar, a investigat acest paradox. Studiul lor, publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, a comparat timina și uracilul în condiții controlate de radiații UV, menite să reproducă mediul de radiații intense al Pământului primordial.
Folosind biotonica – un domeniu interdisciplinar care utilizează metode spectroscopice bazate pe lumină, inclusiv spectroscopia de absorbție, fluorescență și Raman – cercetătorii au făcut o descoperire semnificativă.
„Am descoperit că timina tinde să direcționeze daunele UV către o formă mai reversibilă, sugerând că moleculele genetice timpurii ar fi putut supraviețui luminii solare intense nu evitând daunele, ci controlându-le și făcând mai ușoară auto-repararea”, a declarat Khosh Abady. „În acest sens, timina ar fi putut acționa ca un filtru solar molecular, absorbind energia UV dăunătoare și menținând daunele limitate la bazele genetice, fără a permite afectarea părților mai vulnerabile ale moleculei.”
Implicațiile științifice ale acestei descoperiri se extind asupra mai multor domenii de studiu, pe măsură ce cercetătorii continuă să afle mai multe despre cine suntem și de unde venim. Măsurătorile dezvoltate de echipă stabilesc, de asemenea, un nou cadru de referință care ar putea sprijini cercetări precum detectarea agenților patogeni și verificarea funcționării corecte a sistemelor de dezinfecție UV.
„Semnăturile spectrale distincte pe care le-am măsurat ar putea susține aplicații în detectarea mai rapidă și mai sensibilă a agenților patogeni și în monitorizarea eficacității dezinfecției UV asupra microorganismelor, în special în sistemele de tratare a apei”, a adăugat Khosh Abady.
În viitor, Rentzepis și echipa sa intenționează să extindă această cercetare la o etapă anterioară în procesul originii vieții, investigând forțele care au determinat timina, uracilul și alte componente ale sistemelor genetice timpurii să se unească.
„Sperăm să explorăm dacă blocurile chimice ale vieții s-au format și s-au asamblat în întregime pe Pământ sau dacă unele au fost aduse pe planeta noastră de meteoriți și ulterior încorporate în sistemele genetice timpurii”, a spus Khosh Abady.
