O DNA deve ser uma das moléculas mais facilmente reconhecíveis, e muitas pessoas já estão familiarizadas com sua elegante estrutura de dupla hélice. Sou bioquímico e tive o privilégio de trabalhar com essa molécula por mais de trinta anos, explorando sua estrutura, função e como diferentes elementos interagem com ela. É, sem dúvida, a molécula mais fascinante do universo!

Embora sua estrutura seja elegante (alguns diriam até bela), o DNA é, em essência, um polímero repetitivo composto por apenas quatro unidades (abreviadas pelas letras A, G, C e T). Mas, apesar de sua simplicidade, é a ordem dessas unidades que define muitas de nossas características físicas. Mudanças relativamente pequenas na sequência explicam as diferenças entre indivíduos e são responsáveis por condições genéticas herdadas.

As dimensões dessa molécula são de tirar o fôlego. As fitas de DNA em cada célula do nosso corpo contêm cerca de 6 bilhões¹ de unidades repetidas, em uma ordem extremamente precisa, organizadas em 46 cromossomos e com um comprimento total de cerca de 2 metros. É incrivelmente fino (cerca de 2 nanômetros² de diâmetro), mas com cerca de 2 metros de comprimento – ou seja, aproximadamente um bilhão³ de vezes mais longo do que é largo. Se o DNA de uma única célula fosse ampliado até a espessura de um barbante, teria cerca de 1.000 quilômetros de extensão.

A molécula de DNA é muito estável – precisa ser, para sobreviver em um ambiente aquoso –, mas não é rígida. Embora visualizemos pequenos trechos do DNA em sua conhecida estrutura helicoidal, ele é altamente dinâmico e flexível – precisa ser, para caber dentro do núcleo celular, que pode ter apenas 10 micrômetros⁴ de diâmetro. Como exatamente o DNA é compactado de modo que as partes certas estejam acessíveis nas células certas e nos momentos certos é um campo ativo de pesquisa.

O DNA deve ter surgido como material genético muito cedo na origem da vida, já que ele (ou seu primo próximo, o RNA) é usado por todos os organismos vivos, desde vírus até bactérias, moscas-das-frutas e seres humanos. Mas será que ele é quimicamente único, ou outra molécula poderia ter desempenhado esse papel? Quando o químico Steven Benner começou a tentar reengenheirar o DNA, comentou: “a primeira coisa que você percebe é que é um projeto estúpido.” Será mesmo que alguém escolheria uma molécula com partes carregadas negativamente na parte externa, unidas por ligações fracas facilmente rompidas pela água? No entanto, a verdade é ainda mais fascinante.

As cargas negativas do DNA parecem ser cruciais (embora, como sabemos pela física, cargas iguais se repelem). Descobriu-se que outros tipos de “esqueleto” molecular ou são rígidos demais ou se dobram sobre si mesmos, em vez de permitir que cada subunidade se emparelhe com seu parceiro oposto para formar a dupla hélice. Além disso, as duas fitas da hélice precisam ser separadas temporariamente para que o DNA seja copiado, pois toda a informação realmente interessante está no interior da molécula. Portanto, uma estrutura mais rígida e estável não funcionaria.

Parte de minhas pesquisas investiga outras estruturas que o DNA pode adotar. DNA isolado pode formar estruturas de três ou até quatro fitas. Em bioquímica, sabemos que, se algo é possível em laboratório, os processos naturais geralmente encontram um modo de aproveitá-lo biologicamente. Algumas dessas estruturas “inusitadas” podem ter papéis importantes no controle de quais genes são ativados. Parece que, escondidas dentro das sequências de DNA, existem mensagens sutis muito mais complexas do que um simples “código”.

As regras de design molecular para construir uma hélice de DNA são muito simples: A sempre se emparelha com T, e G com C. Essas regras podem ser usadas para gerar miniestruturas de DNA (nanostruturas), até mesmo “rostos sorridentes”, como se fossem peças de Lego em escala molecular. Resta ver se terão aplicações úteis no futuro – talvez no transporte de medicamentos ou como máquinas moleculares. Por ora, são simplesmente fascinantes e divertidas de se estudar; esse é um dos prazeres de ser cientista. O funcionamento do mundo é fascinante mesmo quando as descobertas de hoje não têm aplicação imediata – nunca sabemos qual será a próxima grande revelação.

O salmista olhava para os céus e declarava a glória de Deus. Fico imaginando o que ele teria dito sobre a forma como as coisas se apresentam em escala molecular. Para nós, que temos o privilégio de estudar essas moléculas, elas inspiram admiração e reverência. Nós, de fato, fomos feitos de modo assombroso e maravilhoso – até nos nossos componentes mais diminutos. Isso não significa invocar uma noção de design especial: essa molécula incrível surgiu cedo na história da vida e vem mudando ao longo de bilhões de anos. As mutações que impulsionam a evolução podem ser aleatórias, mas são eventos químicos simples, sem nada de “mágico”. Ainda assim, sob a providência de Deus e de acordo com suas leis naturais, esses eventos aparentemente aleatórios, em um polímero repetitivo, geraram a maravilhosa complexidade da vida.