Bule Voador

Entre o Céu e a Terra: Novas Descobertas sobre a Origem da Vida

Origem

No último mês de Maio, duas publicações na revista Science lançam luz sobre algumas das perguntas ainda em aberto sobre a origem da vida no planeta Terra. O curioso, embora não incomum na ciência, é que ambas podem ser entendidas como complementares uma da outra. Um artigo é sobre a detecção de biomoléculas relevantes na nuvem de poeira e gás que circunda o núcleo de um cometa (coma cometária) e o outro explora um mecanismo viável de produção de bases nitrogenadas (componentes do ADN e ARN) em condições plausíveis na Terra primitiva.

No Céu

Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, Agosto de 2015

Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, Agosto de 2015

A possibilidade de que moléculas de água e moléculas orgânicas foram trazidos para a Terra primitiva por meio de impactos de objetos como asteroides e cometas têm sido objeto de debate nos últimos anos. É nesse contexto que o instrumento espectrômetro de massas ROSINA da sonda Rosetta foi projetado para estudar o coma cometária do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Para quem está esquecido, a sonda Rosetta é a “nave mãe” da sonda Philae, o primeiro instrumento a fazer um pouso controlado em um cometa em órbita.

Em outros estudos, o instrumento O ROSINA da sonda Rosetta já havia mostrado uma diferença significativa na composição de água do 67P/Churyumov-Gerasimenko em comparação com a Terra. Dessa vez, a descoberta é o potencial destes objetos cósmicos de entregar outros ingredientes da vida na superfície da Terra.

Mais de 140 moléculas diferentes já formam identificadas no meio interestelar. A despeito disso, os aminoácidos ainda não haviam sido rastreados. No entanto, pistas do aminoácido Glicina, um composto orgânico biologicamente importante e comumente encontrados em proteínas, foram encontrados durante a missão Stardust da NASA que voou pelo cometa Wild 2 em 2004. Contudo, a contaminação terrestre das amostras de poeira coletadas durante a análise não havia sido descartada. Agora, pela primeira vez, detecções repetidas deste aminoácido foram confirmadas pela sonda Rosetta após analisar o a atmosfera do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Importante destacar que a detecção de aminoácidos em materiais meteoritos caídos na Terra já é bem estabelecida, sendo mais de 80 deles já reportados em condritos carbonáceos.

A glicina é muito difícil de detectar devido à sua natureza não-reativa: sublima-se a uma temperatura em torno de 150°C, o que significa que pouco é liberado como gás a partir da superfície ou subsuperfície do cometa devido às suas temperaturas frias. Um dos resultados encontrados no estudo foi uma forte correlação entre a presença de glicina e poeira, o que segundo os autores sugere uma liberação da molécula a partir mantos de gelo dos grãos depois de terem aquecido. Ao mesmo tempo, os investigadores também detectaram moléculas de metilamina e etilamina, que são precursores da formação de glicina. Ao contrário de outros aminoácidos, a glicina é a única que foi mostrada ser capaz de formar, sem água no estado líquido. Segundo a autora Kathrin Altweeg “A presença simultânea de metilamina e etilamina, e a correlação entre a poeira e glicina, também indica a forma como a glicina foi formada”.

Outra detecção interessante feita pela ROSINA foi, pela primeira vez em um cometa, a presença de fósforo. Como pode ser visto na Figura 1, é um elemento-chave em todos os organismos vivos e é encontrada no quadro estrutural do ADN e ARN. No total, foram identificados 16 compostos orgânicos, incluindo outras de destaque para o contexto da química prébiótica como o sulfeto de hidrogênio (H2S) e o cianeto de hidrogênio (HCN).

DNA

Figura 1: Esquema da molécula de ARN contendo a base nitrogenada guanina. Um filamento de ARN é formado de um arcabouço de açúcar (ribose) e fosfato com uma base ligada covalentemente na posição 1′ de cada ribose. As ligações açúcar-fosfato são feitas nas posições 5′ e 3′ do açúcar, como no DNA. Dessa forma, uma cadeia de RNA terá uma ponta 5′ e uma ponta 3′. Os nucleotídeos de RNA (chamados ribonucleotídeos) contêm as bases adenina, guanina, citosina e uracila (U). No caso do ADN, a Timina está presente no lugar da uracila.

Na Terra

Da TerraAntes de sistemas auto-replicantes terem aparecidos, a química prebiótica (reações químicas que antecedem a origem da vida) deve primeiro ter dado origem às subunidades que formam a base para os biopolímeros complexos encontrados em todos os organismos modernos – as proteínas e os ácidos nucleicos que especificam suas estruturas. Dentre as hipóteses, uma das mais aceitas atualmente é o “mundo ANR”. Em síntese, propõe que o ARN foi a primeira forma de vida na Terra, com posterior desenvolvimento de uma membrana celular em seu redor e convertendo-se assim na primeira célula procariota.

Entre as evidências que apoiam a hipótese do “mundo ARN” está inclusa a potencialmente da molécula catalisar a sua própria síntese e assim facilitando várias outras reações bioquímicas, além de também possui a capacidade de armazenar informação genética. Uma análise preliminar das possíveis vias de síntese levou a equipe da Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU, Munique) e colaboradores de seu grupo a um esquema de reação – o chamado caminho FaPy ¬ – que poderia ter sido ativado para formar purinas sob condições prebióticas. Duas (Adenina e Guanina) das cinco bases de nucleotídeos que codificam a informação genética armazenada no ARN e ADN são purinas (as demais são as pirimidinas). Elas também fazem parte das moléculas de ATP e GTP, ambas servindo como fonte de energia para as reações bioquímicas e como interruptores moleculares no controle de função de proteínas.

O caminho FaPy começa com a ligação da formamida (amida derivada do ácido fórmico) a aminopirimidinas, anéis que podem ser produzidos por uma série de reações entre moléculas de cianeto de hidrogênio. Isto dá origem a moléculas de formamido-pirimidinas (no inglês, formamidopyridines; daí o uso da sigla FaPy). Uma sequência de passos de reações subsequente converte a formamido-pirimidinas em purinas (adenina e guanina), e vários outros derivados biologicamente importantes. Os autores demonstram que é possível obter cerca de 70% dos produtos da via da FaPy como purinas, sendo a adenosina (formada pela união da adenina e ribose) – uma sub-unidade de ARN importante – representando cerca de 20%. Com o mecanismo FaPy, foi descoberta uma via sintética que fornece os componentes centrais da bioquímica de vida com elevado rendimento e com alta especificidade.

Entre o Céu e a Terra

As moléculas necessárias para o caminho da síntese FaPy estão disponíveis a partir do ácido fórmico e da aminipirimidina, que por sua vez podem ser formadas por compostos detectados através das análises da sonda Roseta. Tomado em conjunto, os dois artigos suportam a ideia de que cometas entregaram moléculas-chave para que a química na Terra primitiva pudesse eventualmente formar a vida como conhecemos. Em especial a detecção de aminoácidos, também suporta outras linhas de pesquisas nas quais têm sido propostas para a formação de peptídeos (formados pela união de dois ou mais aminoácidos) em condições da Terra primitiva, e que inclusive há brasileiros participando.

É verdade que ainda existem lacunas e dúvidas sobre a origem da vida. Mas com cada vez mais os cientistas têm trazidos novidades relevantes e animadoras para melhor entendemos uma parte da velha questão que tanto fascina a humanidade: De onde viemos?

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Artigos científicos:

Altwegg, K. et al., Prebiotic chemicals—amino acid and phosphorus—in the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, Science, 2016.

Becker, S. A high-yielding, strictly regioselective prebiotic purine nucleoside formation pathway, Science, 2016.

 

Cicero Escobar
Editor-Chefe do Bule Voador.
  • AntonioOrlando

    Cicero

    Com o devido respeito às pesquisas, no entanto, não passam de especulações que, com efeito, não explicam a origem da vida. Pois, como diz Richard Dawkins em O Gene Egoísta, ninguém estava lá para ver quando, ou como, a vida surgiu no planeta Terra. Ou, se ela veio do espaço, ou afins. Enfim, a origem da vida continua sendo o Calcanhar de Aquiles da teoria da evolução. Haja fé!!

    Vamos fazer uma pergunta mais simples, sobre algo que só ocorreu há míseros 5.000 anos: Como foram construídas as Pirâmides do Egito?

    Abs

    Orlando

    • Cicero

      Antonio, origem da vida e evolução das espécies são duas linhas de pesquisas distintas. Alegar falibilidade da teoria da evolução por causa das lacunas sobre a origem da vida é falacioso. Também é falacioso o espantalho que cometes na pergunta descontextualizada sobre as pirâmides.

      • Cícero

        Caro Cícero,
        Não são duas linhas de pesquisas distintas. Tratam do mesmo tema. É a suposta “evolução química” pesquise.

        • Cicero

          Evolução química é uma subárea de estudo da origem da vida. Não diz respeito a evolução das espécies.

          • Cícero

            Caro, o termo e conceito ‘evolução’ (sic) está explícito nas duas linhas; mesmo porque a suposta ‘evolução das espécies’ dependeria diretamente e obrigatoriamente da evolução química (por sinal que deveria ser extremamente inteligente, projetada, ordenada e construída!) algo NUNCA observado, nem em experimentos manipulados inteligentemente.

      • AntonioOrlando

        Cicero

        Não há como separar “evolução” da origem da vida. Algo “evolui” de alguma coisa para outra coisa. Ou, se há especiação, obviamente, isso só pode ocorrer a partir de uma matriz. Nesse sentido, como já disse, a evolução seria, apenas, a classificação das especies vivas. Enfim, só é possível classificar alguma coisa se soubermos de onde ela veio ou como chegou onde chegou. Lógica simples.

        Afinal, ateus, uma vez dentro de um ônibus, estão mais preocupados com o “como”, isto é, qual o motor do mesmo, qual sua potência e outras facilidade – jamais se perguntam como foram parar lá, no ônibus, de onde ele veio, quem o dirige e para onde ele vai… não é importante – todas as respostas estão no ônibus….

        Abs

        Orlando

  • Ficou bem claro, gostei!

  • Cícero

    O problema é acreditar que todos os processos e mecanismos delicados e finos pra formação de uma única molécula orgânica (quem dirá uma célula!) teriam surgido pelo acaso, regido por forças cegas, em inúmeras etapas que não admitiriam erros para as estruturas formadas.
    As condições pré-bióticas na terra primitiva eram extremamente estéreis e hostis. A radiação cósmica e do Sol, e mesmo o pouco oxigênio destruíriam as próprias substâncias geradas naquele caos.

    E quem construiria e incluiria o RNA dentro da 1ª célula viva??
    Isso exigiria outra série totalmente distinta de condições. E qual mecanismo seria capaz de captar energia para fazer todo esse trabalho de selecionar aminoácidos e determinar qual deles construirá cada gene da célula.

    Supondo que haveria energia; os únicos sistemas que podem captar energia para fazer esse trabalho são ou vivos ou inteligentes.
    Ora, não foi produzido uma única célula viva nos experimentos de origem da vida até hoje. Um aminoácido não passa de um componente químico, contudo, não está vivo. Falta o ingrediente completo – o DNA – que requer organização e informação inteligente. Lembrando que elementos químicos não tem vida em si mesmos.

    Ainda assim, digamos que fosse produzido uma célula que é uma verdadeira mega-cidade altamente organizada e complexa (em escala micro).
    Como este organismo ou até esta espécie se fosse reproduzir; iria sobreviver só; visto que na natureza as espécies se interagem entre si para sobrevivência.

    Digamos, que mesmo que a sorte ajudasse o acaso em extremo (não aleatório??) formando o RNA e até o DNA milagrosamente. Fica a pergunta: e as outras unidades, estruturas, organelas e enzimas da célula?? Quem construiria? E por que e como ela se duplicaria? Quem ordenaria tal função?

    Leslie Orgel famoso bioquímico que trabalhou na área disse em certa ocasião:
    “It is extremely improbable that proteins and nucleic acids, both of which are structurally complex, arose spontaneously in the same place at the same time. Yet it also seems impossible to have one without the other. And so, at first glance, one might have to conclude that life could never, in fact, have originated by chemical means.”
    (Leslie E. Orgel, “The Origin of Life on Earth”, Scientific American, vol. 271p. 78.)

    Outros inclusive evolucionistas, corroboram tal pensamento:
    O evolucionista Paul Davies admitiu:
    “Ninguém sabe como é que uma mistura de químicos sem vida espontaneamente se organizou de modo a gerar a primeira célula.”
    (Davies, Paul, Australian Centre for Astrobiology, Sydney, New Scientist 179(2403):32, 2003

    Andrew Knoll, professor de Biologia em Harvard, disse:
    “Na verdade, nós não sabemos como é que a vida se originou neste planeta.”
    (Knoll, Andrew H., PBS Nova interview, How Did Life Begin? July 1, 2004)

    “Temos que admitir que atualmente não existe nenhuma explicação darwiniana em torno da evolução de qualquer sistema bioquímico ou celular – apenas uma variedade de especulações esperançosas”.
    (Harold, Franklin M. (Prof. Emeritus Biochemistry, Colorado State University) The way of the cell: molecules, organisms and the order of life, Oxford University Press, New York, 2001, p. 205.)

    Assim, a formidável e descomunal fé evolucionista vai totalmente contra o princípio da navalha de Occam em não considerar um Criador Inteligente para o incrível universo e a complexa e multiforme vida aqui!

    O físico Edmund Whittaker afirma:
    “É mais simples postular a criação ex-nihilo – vontade divina – constituindo a natureza do nada”.
    Estando de acordo com a navalha de Occam!

  • bem explicado, gostei, embora seja sempre um assunto muito complexo

  • Evidio Zimmer

    O texto pode não responder muita coisa, mas já sabíamos bem menos. Eu prefiro ter o conhecimento meio duvidoso de hoje, do que as certezas do passado.

  • Existe muito mais coisas nesse mundo do que possamos imaginar, gostei do texto, parabéns!

  • Antonio Porto Rosa Filho

    Eu diria que estão tentando acrescentar um tempero á sopa pré-biótica.
    Vai que cola.