AS ORIGENS DA VIDA / A ORIGEM DA VIDA

julho 15, 2008 às 3:33 am | Publicado em Blogroll, Uncategorized | Deixe um comentário

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Uma das características mais interessantes dos seres humanos com certeza é a curiosidade. Ansiamos por procurar respostas para tudo, o que de forma geral, é uma atitude louvável. Também interessante é observar como certas pessoas se sentem quando sabem (ou pelo menos acham que sabem) algo que outras pessoas não sabem, (mas com certeza querem saber!). Certamente, durante a infância, uma etapa do desenvolvimento em que não há preocupações excessivas com as trivialidades da etiqueta social, é comum notarmos os ares de superioridade daqueles meninos detentores do “segredo”, em relação àqueles outros curiosos… Graças à curiosidade, a vaidade parece mesmo ser uma força poderosa. Esse foi o atributo que o próprio diabo escolheu manipular para enganar Adão e Eva na história Bíblica.

Vaidades aparte, nossa curiosidade nos levou a desenvolver o método científico e a “ciência” como instituição. Uma definição simples de ciência que servirá aos nossos propósitos pode ser:

Forma de adquirir conhecimento baseada em observações e experimentos passíveis de serem reproduzidos, e que acabam por originar teorias. A ciência também busca desvendar as Leis que descrevem o funcionamento do mundo material.

Além de não haver uma regra do tipo: “não se pode inferir que processos não naturais consistem em uma explicação melhor para um determinado fenômeno”, é claro que há um limite. Essa instituição humana não pode ser capaz de explicar toda a realidade, por não ser onisciente e por não ter acesso ao que está além da realidade material deste Universo, apenas inferir que talvez uma explicação não restrita à visão de mundo fisicalista seja melhor (nos raros casos em que a vaidade permite). Não obstante, o homem busca elaborar explicações naturais sobre as grandes questões: “O Universo é uma entidade auto-existente?” ou, no caso em questão aqui:

AS ORIGENS DA VIDA

Maximiliano Mendes – Atualizado em 16/01/2009

Este ensaio apresentará um histórico da pesquisa sobre este tema, seguido de uma análise sobre as principais hipóteses acerca de como poderia ter acontecido a síntese pré-biótica dos blocos de construção da vida (conteúdo mais comumente abordado nos cursos de nível médio), e claro, mostrar que é praticamente impossível esses processos terem originado a vida. Como considero que este passo inicial necessário para o surgimento da vida não possa ser explicado pelas propostas fisicalistas não discutirei aqui as impossibilidades de se formar polímeros na Terra primitiva, nem o problema da informação biológica.

A química pré-biótica pode ser definida como o conjunto dos processos naturais, estocásticos e impessoais que operaram no passado e levaram ao surgimento da primeira estrutura que seríamos capazes de identificar como vida. Inicialmente deve se esclarecer que, desde os anos de 1970 tem se sugerido o termo “origens”, no plural, tendo em vista que este campo de estudo não se restringe ao planeta Terra, mas sim, busca entender as supostas diversas origens da vida por todo o Universo.

Para que possamos prosseguir, é necessário oferecer uma definição de vida com a qual trabalhar. Se por um lado, intuitivamente somos capazes de distinguir com certa facilidade se algo é vivo ou não, por outro lado, infelizmente ainda não existe uma definição exata e universalmente aceita sobre o que é vida. Dentre as várias propostas, utilizarei a seguinte, elaborada tendo em mente o ser vivo mais simples, o possível ancestral de todas as formas de vida, de acordo com a visão de mundo fisicalista (LUISI, 2006):

Um sistema vivo é aquele capaz de transformar matéria/energia externas em um processo interno de auto-manutenção e que, por sua vez, também produz seus próprios componentes.

Além disso (SHAPIRO, 2007):

  • Deve ser um sistema químico.
  • Este sistema químico teria de estar em uma região que aumenta em ordem (decresce em entropia) por meio de ciclos movidos por um fluxo de energia.
  • Cresce e se sustenta retirando energia e átomos das suas redondezas, ou seja, apresenta metabolismo.

Um sistema como este é esquematizado de forma simplificada na figura 1.

Figura 1. Sistema vivo simplificado, constituído de um tecido S, que decai em P. O sistema, graças à sua atividade interna, é capaz de converter um nutriente A em S, conservando um ciclo de auto manutenção. Fonte: Luisi (2006).

Acredita-se que a vida tenha se originado entre 3,5–3,9 bilhões de anos atrás (bya) (LUISI, 2006). O período logo anterior a este, de 4,5–3,8 bya é chamado de Hadeano, em referência ao Hades, o próprio Inferno, tendo em vista que a Terra sofreu intensos bombardeios (queda de meteoros) e atividade vulcânica, sendo então, por razões auto-evidentes, inviável que a vida tivesse surgido e se estabelecido nessas condições (figura 2). O Testemunho desse bombardeio também pode ser prontamente constatado ao se observar o grande número de crateras na superfície da Lua. Jorge, o Santo, teve sorte de chegar depois, pois enfrentar um dragão deve ser muito mais fácil que suportar uma chuva de meteoros!

Figura 2. Intensidade dos bombardeios ao longo do tempo em milhões de anos atrás (mya) e uma indicação de quando a vida teria surgido. Fonte: SCHOPF et al. (2002).

É possível que os microfósseis mais antigos datem de 3,465 bya, encontrados no sílex córneo de Apex, em Marble Bar, Austrália (figura 3) (um sílex córneo é um tipo de rocha formada de quartzo microcristalino). Esses resultados ainda são disputados, mas admitindo que sejam legítimos, a vida surgiu “assim que possível”, junto com a formação das primeiras rochas “frias”, quando a Terra esfriou o bastante para abrigar essas primeiras formas de vida. Sendo assim, supõe-se que tenha sido um processo fácil, baseado em reações robustas (LUISI, 2006), de acordo com as especulações dos fisicalistas.

Figura 3. Micrografias dos microfósseis encontrados no sílex córneo de Apex, em Marble Bar, Austrália. Acredita-se que os fósseis e, f, g, h e i datem de 3,465 bya. Fonte: SCHOPF, JW. et al. Nature, 416, 73, 2002. Em: DAMINELI & DAMINELI, 2007.

As principais suposições na pesquisa acerca das origens da vida são as seguintes (LUISI, 2006):

  • A vida se originou a partir da matéria inanimada como um processo contínuo e espontâneo de aumento de complexidade molecular. Não há princípios transcendentais envolvidos (tendo em vista que a comunidade científica funciona de acordo com os dogmas do fisicalismo).
  • Os processos químicos de transição da não-vida para a vida podem ser reproduzidos em laboratório. Condição necessária para que se possa elaborar experimentos.
  • Isso pode ser implementado em um período de tempo experimental razoável, uma vez que se tenham as combinações corretas dos compostos pré-bióticos corretos, nas condições corretas.

Veremos agora um breve histórico da busca pelo entendimento de como a vida surgiu.

A GERAÇÃO ESPONTÂNEA E A FORÇA VITAL

Mas e se (e oh! E que grande se!) nós pudéssemos conceber que em algum laguinho morno, com todos os tipos de amônia e sais fosfóricos, luz, calor, eletricidade e etc. presentes, um complexo de proteínas foi formado quimicamente pronto para sofrer mudanças ainda mais complexas… (Charles Darwin, Carta a Joseph Hooker. 1871).

Como podemos ver na citação acima, Charles Darwin também demonstrava curiosidade sobre como a vida poderia ter se iniciado, e, a partir daí, evoluído, de acordo com o mecanismo proposto por ele. Porém muito antes de Darwin e do Iluminismo, os antigos filósofos gregos já mostravam interesse sobre como a vida poderia ter surgido. Por exemplo, Anaximandro (610 – 547 a.C.) cria que a água, ao evaporar, poderia originar alguns animais (HAZEN, 2005).

Dá se o nome de geração espontânea à crença dos antigos de que a matéria poderia se reorganizar e originar seres vivos. Apesar de nos parecer absurda, essa proposta consistia em um processo mecanicista, e compatível com o fisicalismo, para explicar o surgimento de vários tipos de seres vivos (figura 4).

Figura 4. Alguns exemplos ilustrando a lógica da idéia da geração espontânea. Fonte: AMABIS & MARTHO (2004).

O pensamento se baseava em fatos do tipo (FANKHAUSER & CARTER, 1999):

  • Quando as águas do Rio Nilo inundavam certas áreas que na maior parte do ano permaneciam secas, deixavam no local uma lama rica em nutrientes onde se podia plantar as colheitas para o ano. As pessoas também percebiam que surgia um grande número de rãs no local, sendo que nos períodos secos elas não eram encontradas. A conclusão era a de que, de alguma forma, os elementos constituintes da matéria se reorganizavam e as rãs surgiam a partir da lama.
  • Nas cidades da Europa medieval, os esgotos corriam a céu aberto, junto com restos de comida atirados pelas janelas, motivo pelo qual alguns cavalheiros tiravam suas capas e as colocavam no chão, como um tapete, para que as senhoritas vaidosas pudessem passar por determinados locais sem sujar os pezinhos. Para aquelas pessoas, era claro, ou pelo menos muito possível, que os ratos estivessem surgindo a partir da reorganização de toda aquela matéria orgânica.
  • Ao se observar larvas de moscas em pedaços de carne apodrecendo, cria-se que a carne era capaz de gerar esses insetos espontaneamente.

Um dos requerimentos que se espera de uma teoria que se diga científica é que ela permita que se elaborem formas de se refutá-la, mesmo que essas tentativas falhem. Veremos a seguir como se deu a refutação da geração espontânea e algumas idéias associadas.

Em 1668, um médico Italiano chamado Francesco Redi elaborou um experimento para testar se realmente as moscas observadas sobrevoando e pousando em pedaços de carne eram produto de geração espontânea, ou se elas estavam depositando ovos naquele substrato e as larvas originadas eram a sua descendência. Aparentemente, sua motivação foi um trecho da Ilíada de Homero. De acordo com ele (AMABIS E MARTHO, 2004):

[P]or quê, no canto XIX da Ilíada, Aquiles teme que o corpo de Pátrocles se torne presa das moscas? Por que ele pede a Tétis que proteja o corpo contra os insetos que poderiam dar origem a vermes e assim corromper a carne do morto?

O experimento (Figura 5) consistiu em se utilizar três conjuntos de frascos, cada um contendo um pedaço de carne (FANKHAUSER & CARTER, 1999; HAZEN, 2005):

Figura 5. Modelo dos frascos utilizados no experimento de Redi. Fonte: http://www.harlem-school.com/5TH/sci_pdf/sci.html. Acesso em 13 de Junho de 2008.

  • Um conjunto era mantido aberto, de forma que as moscas pudessem entrar e pousar no pedaço de carne. Era o grupo controle do experimento.
  • Um conjunto era mantido fechado com uma tampa.
  • Um conjunto era “fechado” apenas com uma gaze, que impedia a entrada das moscas, mas permitia a passagem de ar ou partículas pequenas.

Após certo tempo, observou-se que as larvas das moscas surgiram apenas nos frascos destampados e nos frascos fechados com as gazes (neste último caso em menor número). Nos frascos tampados não se observou a presença de larvas de moscas.

Redi explicou os resultados da seguinte forma: As larvas são provenientes dos ovos das moscas, que no caso dos frascos destampados foram depositados diretamente na carne, e no caso dos frascos cobertos com as gazes, as moscas depositaram seus ovos nas gazes e alguns deles caíram no pedaço de carne, dando origem a um número menor de larvas. No caso dos frascos tampados, nem moscas nem ovos chegaram a ter contato com os pedaços de carne, sendo assim, a melhor explicação para os fatos observados era mesmo a de que as larvas de moscas não surgiram via geração espontânea e a preocupação de Aquiles era genuína.

Mesmo assim, os defensores da geração espontânea insistiam que, apesar de organismos grandes não poderem surgir dessa forma, os microrganismos podiam (FANKHAUSER & CARTER, 1999).

Por volta de 1745, um dos proponentes da geração espontânea, o padre escocês John Needham, propôs a existência de uma “força vital”, após observar a aparição de microrganismos em caldos nutrientes expostos ao ar. Para ele, as substâncias inorgânicas continham essa suposta força vital, capaz de originar microrganismos.

Cerca de 1765, outro clérigo católico, o italiano Lazzaro Spallanzani, observou que, após ferver um frasco de sopa por uma hora e soldar as bocas dos frascos de forma a vedá-los completamente, não havia o surgimento de nenhum microrganismo. Em contrapartida, se os frascos fossem tampados com rolhas, que permitem a passagem de ar, surgiam microrganismos. Sua conclusão foi a de que o aquecimento por uma hora era capaz de eliminar os microrganismos, e nos frascos tampados com rolhas, os microrganismos eram provenientes do ar.

Needham discordava, algumas vezes a vaidade humana não nos permite admitir que estamos errados, e argumentou que, na verdade, a fervura durante uma hora “matou” a força vital, então nos frascos completamente vedados não houve o surgimento de mais microrganismos, ao passo que nos frascos fechados com rolhas, o surgimento se deu graças à força vital presente no ar que era capaz de penetrar.

O debate continuou até 1864, quando Louis Pasteur realizou seu famoso experimento com frascos de pescoço de cisne (figura 6), que permitiam ao ar penetrar e levar a suposta força vital até um caldo nutriente previamente esterilizado. Como era de se esperar, não houve o surgimento de microrganismos nos frascos, pois os microrganismos provenientes do ambiente eram detidos na parte curva dos gargalos (FANKHAUSER & CARTER, 1999; HAZEN, 2005). Para muitos, este é considerado o coup de grace na teoria da geração espontânea e na força vital.

Figura 6. Esquema simplificado do experimento de Pasteur. Modificada a partir de AMABIS & MARTHO (2004).

Diz-se que até hoje (ou pelo menos próximo disso) existem frascos dos experimentos originais de Pasteur, no museu do Instituto Pasteur, em Paris, que não apresentam sinais de microrganismos (SILVER, 2003), mesmo com tanta matéria orgânica que poderia reagir nesse sentido. Infelizmente a vaidade não permite que muitas pessoas percebam que, para haver o surgimento da vida, talvez seja necessário algo mais do que processos impessoais.

Outro conceito de origens antigas, atrelado ao da geração espontânea é o vitalismo (molecular), que basicamente consistia no seguinte (SILVER, 2003):

Cada organismo tem uma força vital. E só os organismos vivos podiam sintetizar substâncias orgânicas, que por sua vez seriam fundamentalmente distintas das substâncias inorgânicas (do mundo não-vivo).

Ou seja, acreditava-se que não era possível sintetizar moléculas orgânicas a partir de precursores inorgânicos em laboratório, sendo assim, naquele tempo, a química orgânica era efetivamente a química dos compostos dos organismos vivos. Porém, em 1828, um químico alemão chamado Friedrich Wöhler, sem querer acabou refutando essa proposição ao tentar produzir cianato de amônia, substância inorgânica, a partir do aquecimento e evaporação de uma solução contendo íons amônio e cianato, reagentes inorgânicos (figura 7).

Figura 7. Em cima: reação entre amônia e ácido ciânico, originando o cianato de amônia. Em baixo: o aquecimento do cianato de amônia gerando a uréia (a síntese de Wöhler). Note que ambos compostos são isômeros. Fonte: Wikipédia.

Wöhler acabou encontrando uréia (uma substância orgânica!) nos cristais resultantes da síntese. Como já se sabia que a uréia é o principal produto nitrogenado presente na urina dos seres humanos, ele mal pôde crer nos resultados obtidos. De acordo com ele, em carta a Jöns Jacob Berzelius (outro químico vitalista) (SILVER 2003):

Não posso mais, por assim dizer, segurar minha urina química; e eu tenho de deixar escapar que posso fazer uréia sem precisar de um rim, seja de homem ou de cão; o sal amoniacal do ácido ciânico é uréia.

Posteriormente, em 1834, o próprio Berzelius encontrou compostos orgânicos no meteorito carbonáceo de Aläis. Retornaremos a esse ponto adiante, mas é curioso pensar que talvez, caso Wöhler não tivesse obtido seus resultados, essa descoberta de Berzelius poderia ser considerada como uma grande evidência de que há seres vivos em outros corpos celestes.

Na tabela 1 abaixo estão demonstrados alguns produtos orgânicos resultantes de sínteses químicas durante o Século XIX.

Tabela 1. Sínteses abióticas de monômeros bioquímicos realizadas durante o Século XIX. Fonte: MILLER & LAZCANO, 2002.

Então, apesar dos resultados de Pasteur, o legado de Wöhler iniciou uma revolução que foi além dos limites da química: se os organismos vivos têm natureza química, talvez pudessem também ter uma origem química, e sendo assim, podiam ser entidades de natureza puramente material (BERLINSKI, 2006). Essa forma de pensar foi propagada na comunidade acadêmica do século XIX e persiste até hoje, tempos em que a vaidade humana chegou até mesmo a declarar a “morte de Deus”. Essa também era a forma de pensar dos Marxistas soviéticos, como o bioquímico russo Alexander Ivanovich Oparin (1894–1980), um fisicalista que resolveu especular acerca do laguinho morno de Darwin.

A SÍNTESE PRÉ-BIÓTICA DOS BLOCOS DE

CONSTRUÇÃO DA VIDA

Apesar do golpe desferido por Pasteur, o consenso dentre os aderentes do fisicalismo é que os resultados obtidos por ele são válidos apenas para aquelas condições experimentais específicas, e que de qualquer forma, o primeiro ser vivo deve ter surgido de forma espontânea, a partir de processos estocásticos e impessoais. Condição sine qua non para que se possa continuar crendo nessa visão de mundo. Sendo assim, as pesquisas continuam, com o intuito de se desvendar quais seriam os processos e condições nos quais a vida pôde surgir. Também é importante ressaltar que (RANA & ROSS, 2004):

Todas as simulações laboratoriais experimentais requerem design e cuidados meticulosos dos pesquisadores, a fim de produzir quantidades mensuráveis de aminoácidos ou de bases nitrogenadas. Além do mais, os rendimentos são sempre baixos. Pouco progresso foi feito no sentido de encontrar as misturas corretas. Contudo, o mero fato de que os experimentos geraram alguns compostos pré-orgânicos foi o bastante para que a maioria dos pesquisadores concluísse que foram estabelecidas fontes para a origem da vida de acordo com o naturalismo [fisicalismo].

[…]

Os pesquisadores conduzem experimentos pré-bióticos sob condições incólumes e cuidadosamente controladas, planejadas para maximizar o sucesso do experimento, ao invés de avaliar a probabilidade de que tais processos químicos pudessem ocorrer na Terra primitiva. Eles cuidadosamente controlam a temperatura, pH, e as concentrações e proporções dos reagentes. Também selecionam as fontes energéticas e as condições que promovem as reações pré-bióticas, e evitam a destruição dos produtos químicos um vez formados. Essas são condições fora da realidade da Terra primitiva.

Bem, com design, Deus também faz…

Nesta seção, veremos as principais propostas para explicar como poderia ter se dado a síntese de alguns dos blocos de construção da vida, utilizando como referências principais as descrições de HAZEN (2005), LUISI (2006) e MILLER & LAZCANO (2002). Veremos também porque essas tentativas falham. As referências acerca de outros dados relevantes e mais específicos serão indicadas no corpo do texto.

No início do século XX, a concepção geral era a de que as primeiras formas de vida eram autótrofas, ou seja, capazes de sintetizar as substâncias que lhes servem de alimento (são os produtores nas cadeias alimentares). De acordo com os pesquisadores da época, os heterótrofos não podiam ter surgido antes dos autótrofos, caso contrário não teriam uma fonte de alimento disponível (DAMINELI & DAMINELI, 2007). Porém, como os microrganismos autótrofos apresentam maior complexidade molecular do que os heterótrofos, Oparin, baseado na teoria darwiniana, discordava da maioria e supunha que os mais simples, os heterótrofos, teriam precedido os autótrofos. De forma resumida, as proposições dele foram as seguintes:

  • Os primeiros seres vivos eram heterótrofos e anaeróbios. A presença de O2 na atmosfera teria sido resultante do advento posterior dos autótrofos.
  • As reações químicas produtoras dos blocos de construção da vida aconteceram em um ambiente redutor. (Um ambiente redutor é aquele em que há baixa disponibilidade de O2, ou alta de H2, necessário para que haja a formação de ligações C–H).
  • Deve ter havido o acúmulo de compostos orgânicos nos oceanos primitivos, formando uma espécie de “sopa pré-biótica”, graças à presença de carbetos, magnetita, hidrocarbonetos, nitridos, água, amônia e etc. reagindo e formando compostos mais complexos:

Os hidrocarbonetos seriam os precursores dos blocos de construção da vida.

De forma independente, o inglês JBS Haldane (1892–1964) também propôs um cenário semelhante ao de Oparin, mas seu modelo não será comentado aqui.

O EXPERIMENTO DE MILLER E A SÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

Oparin não chegou a testar sua hipótese de forma experimental, todavia, em 1953, após ler o trabalho de Oparin, Stanley Miller, um ambicioso estudante de graduação da Universidade de Chicago, conseguiu convencer seu professor Harold Urey a deixá-lo elaborar um experimento para testar essa hipótese.

Urey, assim como Oparin, também era um proponente de uma atmosfera primitiva redutora. Ele cria que a atmosfera da Terra era semelhante às dos gigantes gasosos do sistema solar, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Estes planetas puderam manter suas atmosferas (ricas em NH3, CH4 e H2) devido ao seu grande tamanho e maior gravidade, e baixas temperaturas, por estarem mais afastados do sol. Já a Terra (e também Marte, Vênus e Mercúrio) teve os gases de sua atmosfera primitiva dissociados por exercer menor força de atração gravitacional sobre os gases, ter maiores temperaturas, e devido à ação da radiação UV proveniente do sol. (DAMINELI & DAMINELI, 2007).

O experimento que Miller propôs era bastante arriscado, pois envolvia submeter os gases metano e hidrogênio, inflamáveis, a descargas elétricas! Mesmo assim, Urey resolveu conceder-lhe seis meses, que foram mais do que o bastante para que o jovem Miller pudesse escrever seu nome na história da ciência. (1953 foi o mesmo ano em que Francis Crick e James Watson publicaram seu trabalho descrevendo a estrutura em dupla hélice do DNA, e que outro ateu, Stalin, assassino de milhões, partiu dessa pra pior). Basicamente, o que ele fez foi montar um aparato (figura 8) a fim de testar o poder criador da atmosfera primitiva proposta por Oparin:

  • O aparelho continha água sendo aquecida, a fim de simular os mares primitivos e a constante evaporação.
  • A água evaporada entrava em contato com a mistura de gases que, de acordo com Oparin, seriam os componentes da atmosfera primitiva: H2, NH3, CH4 e H2O – uma atmosfera redutora.
  • A mistura de gases então sofria a ação de descargas elétricas, simulando os constantes relâmpagos que se supõe terem ocorrido no passado. Essa era a fonte energética para direcionar as reações de síntese.
  • A parte de baixo do aparelho continha uma curvatura, a fim de concentrar os produtos obtidos e evitar que eles passassem repetidas vezes pelas descargas elétricas, o que poderia destruí-los. Isso pos si só já implica em certo nível de agência…

Figura 8. O aparato de Miller e seu funcionamento. Retirada de AMABIS & MARTHO (2004).

Miller monitorou seu aparato durante uma semana, e os resultados do experimento estão demonstrados na tabela 2. Ao final do experimento, ele obteve uma espécie de piche avermelhado contendo uma mistura racêmica de α-aminoácidos, e outros compostos orgânicos, principalmente de 2 e 3 átomos de carbono (SHAPIRO 2007). Afirma-se que em comentário sobre este experimento, Harold Urey disse que “se Deus não criou a vida dessa forma, perdeu uma ótima oportunidade”! Será? Miller descreveu os rendimentos como sendo “baixos em relação ao total de energia despendida” (MILLER, 1953).

Tabela 2. Compostos orgânicos formados no experimento de Miller, e seus respectivos rendimentos. Fonte: MILLER & LAZCANO (2002).

Uma mistura é dita racêmica, quando apresenta quantidades iguais dos isômeros ópticos D (dextrógiro) e L (levógiro) de compostos ditos quirais (figura 9). Os isômeros D e L são imagens especulares um do outro, e desviam a luz plano-polarizada para a esquerda (L) ou para a direita (D). No caso de uma mistura racêmica, a luz plano-polarizada não será desviada para nenhum dos lados. É importante lembrar que nas células, na maioria absoluta dos casos, os aminoácidos utilizados são os isômeros L, e os açúcares são os isômeros D. Os fisicalistas têm lutado na tentativa de desvendar um mecanismo estocástico capaz de concentrar apenas os isômeros desejados, mas sem muito sucesso.

Figura 9. Os isômeros L e D de um aminoácido de cadeia lateral R.

Fonte: http://web99.arc.nasa.gov/~astrochm/aachiral.html. Acesso em 22 de Junho de 2008.

De acordo com Miller, os aminoácidos são resultantes de reações semelhantes à síntese de Strecker (figura 10). Também é importante ressaltar que os aminoácidos não resultam diretamente das descargas elétricas: estas originaram os compostos orgânicos precursores daqueles.

Figura 10. Resumo das reações de síntese que ocorreram no aparato de Miller. Retidada de MILLER & LAZCANO (2002).

Um dos aspectos mais importantes a serem ressaltados acerca do valor do experimento de Miller é o de que, após arrumar o palco e introduzir os “atores”, o diretor saiu do teatro e deixou as reações acontecerem por si sós, de acordo com as leis da natureza. O contrário acontece com vários dos experimentos subseqüentes, em que os diretores têm de permanecer em cena, comandando os atores (em altas concentrações!) como se fossem fantoches moleculares, caso contrário a história não prosseguiria como desejado (BERLINSKI, 2006). A razão disso é que, quando se deixa a mãe natureza tomar conta do show, o espetáculo esperado acaba se transformando em um fracasso de bilheteria.

No que diz respeito ao problema da quiralidade, recentemente foi proposta uma solução com o uso de dicroísmo magnetoquiral, um efeito pelo qual um meio quiral absorve luz viajando paralelamente a um campo magnético de forma distinta daquela que viaja de forma antiparalela. Sendo assim, foi proposto que esse efeito poderia levar a um excesso de um dos isômeros ópticos, e o experimento laboratorial consistiu em irradiar um complexo dissimétrico de [Cr(ox)3]3– (Cr(III) tris-oxalato) com laser em um campo magnético forte. Mas para se obter os resultados desejados, teve de se ajustar o comprimento de onda do laser para 695,5 nm, utilizar um campo magnético de 15 T, sendo que o da Terra tem, na superfície do planeta, 3.1 x 10–5 T (T = tesla, a unidade do sistema internacional para o fluxo de densidade magnética. 1 T = 104 gauss), a reação, após a irradiação, voltava a se racemizar (voltar para concentrações iguais de ambos os isômeros) com uma constante de tempo de 70 minutos (A constante de tempo, τ, é o tempo necessário para uma quantidade que decai de forma espontânea decrescer para 1/e (~36,8 %) de seu valor inicial. A meia vida (t½), é relacionada com a constante de tempo pela relação: t½ = ln2.τ (~0.693τ); A irradiação com laser também não corresponde à realidade, 100 mW ajustado para o comprimento de ondas ótimo, 695,5 nm, absorvido em 50 µl de solução (SARFATI, 2000). Ou seja, exemplo típico dos pesquisadores conduzindo os atores moleculares como marionetes, e sendo assim, irrelevante como evidência para se resolver o problema.

Outro problema sério diz respeito à composição da atmosfera primitiva. Parece ser consenso que ela não fosse um ambiente redutor, mas sim mais próximo ao neutro, com uma concentração de H2 de ~0,1 % e dominada por N2 e CO2 (BADA & LAZCANO, 2003; BERLINSKI, 2006; CATLING & CLAIRE, 2005; CLEAVES et al., 2008; DAVIES, 2000) (pode se ver alguns exemplos de atmosferas e suas composições na tabela 3). A figura 11 mostra como as concentrações de aminoácidos geradas decrescem em diferentes atmosferas simuladas, baseadas nas concentrações de H2 em relação ao CO, CO2 e CH4. Perceba o quão ínfimas seriam em uma atmosfera neutra. Além disso, por ter baixa massa molecular, o H2 escapa da atmosfera, então não se sabe como poderia ter havido altas taxas de H2/CO, H2/CO2 e H2/CH4 para que haja a geração de aminoácidos em concentrações adequadas. De acordo com o próprio Miller em entrevista (BERLINSKI, 2006): “…ou você tem uma atmosfera redutora ou não terá os compostos orgânicos requeridos pela vida”. A entrevista pode ser acessada aqui:

http://www.accessexcellence.org/WN/NM/miller.php (acesso em 25 de Junho de 2008).

É interessante notar que um importante processo produtor de oxigênio é a fotólise ultravioleta. Em resumo, é o processo pelo qual a radiação UV quebra moléculas de água gerando oxigênio e hidrogênio moleculares, o hidrogênio escapa da atmosfera da Terra, ao passo que o oxigênio se acumula (BRAND, 2005). Se sempre tivemos a disposição, o sol e água, então é difícil crer que em algum momento a atmosfera deste planeta apresentou caráter redutor.

Outro problema no que diz respeito ao oxigênio é o seguinte, se por um lado a presença de O2 dificulta bastante a síntese de moléculas orgânicas, por outro lado, sua ausência também: se não há O2, não há O3 (ozônio), sendo assim, a radiação ultravioleta proveniente principalmente do sol, penetraria nas camadas superiores dos lagos e oceanos, destruindo moléculas orgânicas (RANA & ROSS, 2004). Sabe-se que os raios UV podem atingir até 10 m abaixo do nível da superfície das águas, e as correntes oceânicas periodicamente transportam as moléculas do fundo para a superfície, onde poderiam então ser destruídas pela ira do sol (BRAND, 2005).

Tabela 3. Alguns exemplos e composições de atmosferas redutoras, neutras e oxidantes. Fonte: MILLER & LAZCANO (2002).


Figura 11. Produção de aminoácidos em experimentos com descargas elétricas, em três condições distintas. Note os rendimentos ínfimos nas baixas concentrações de H2. Fonte: MILLER & LAZCANO (2002).

Recentemente foram propostas duas tentativas de solução para os baixos rendimentos obtidos em atmosferas neutras:


As baixas concentrações de aminoácidos obtidas pelo experimento de Miller provavelmente resultam da oxidação dos compostos orgânicos produzidos graças às quebras hidrolíticas por nitritos e nitratos em meio ácido. Sendo assim, caso se utilize inibidores de oxidação em altas concentrações, como o ferro ferroso, antes da hidrólise, pode-se aumentar de forma satisfatória os rendimentos das simulações (CLEAVES et al., 2008). O problema é que a equipe de pesquisadores não estava presente na Terra primitiva com reagentes purificados em mãos e em grandes quantidades para adicionar à mistura na hora certa.


Descobriu-se que Miller (falecido em 2007), havia testado algumas variações de seu aparato, mas nunca publicou os resultados obtidos. Quando se testou a quantidade de aminoácidos gerados em um aparato contendo uma espécie de aspirador associado à porção contendo água aquecida, as quantidades e diversidade de aminoácidos obtidos foram maiores que aquelas com o aparato mais famoso. A idéia aqui seria a de simular um ambiente vulcânico, sendo que os autores crêem que possa ter havido uma atmosfera redutora local graças a essa atividade vulcânica (JOHNSON, et al., 2008). Ora, mas por que Miller nunca pensou em analisar novamente esse aparato com o aspirador no período de tempo de 54 anos de múltiplos experimentos entre 1953 e 2007? Talvez por que ele soubesse que ao aumentar o nível de agência no experimento, adicionando esse aspirador, viesse a diminuir a importância do mesmo: o simples fato de ter um aspirador no aparato aumenta a velocidade com a qual o vapor passa pelos eletrodos, isso é relevante, pois as descargas elétricas efetivamente podem atuar destruindo os aminoácidos formados, diminuindo suas concentrações e diversidade. Além disso, a linguagem altamente especulativa do parágrafo final do artigo (poderia ter sido, poderia ter sido…) nos faz lembrar que a estabilidade de tais sítios redutores ao longo do tempo é duvidosa.

SÍNTESE DE BASES NITROGENADAS

Os ácidos nucléicos, DNA e RNA, são polímeros de nucleotídeos. Suas funções básicas dentro de uma célula são armazenar e carrear a informação genômica, e alguns RNAs também apresentam atividade catalítica. Cada nucleotídeo é constituído de uma base nitrogenada, um açúcar de 5 átomos de carbono (pentose) e um grupamento fostato (COOPER & HAUSMAN, 2007). Após 30 anos de pesquisas, ainda não existe um caminho proposto para a síntese dos mononucleotídios, todavia, algumas das bases nitrogenadas componentes deles talvez pudessem ter sido obtidas de acordo com alguns dos mecanismos a serem exemplificados a seguir.

Purinas:

Acredita-se que a adenina, uma purina, poderia ser sintetizada em condições pré-bióticas segundo uma reação de polimerização de cianeto de hidrogênio (HCN), como se pode ver na figura 12. As constantes descargas elétricas do passado podem ter sido uma das principais fontes geradoras de HCN.

A)

B)

Figura 12. A) Mecanismo proposto por John Oró (1960) para a síntese de adenina. B) Mecanismo proposto por FERRIS & ORGEL (1966), envolvendo energia proveniente de fótons (hυ). Fonte: MILLER & LAZCANO (2002).

Pode-se obter um rendimento de 0,5 % de adenina, junto com outros subprodutos, o 4-Amino-Imidazol-5-Carboxamida e um polímero de cianeto. Supõe-se que a guanina, outra purina, pudesse ter sido formada em outra reação envolvendo cianeto de hidrogênio e amônia (figura 13), todavia, com rendimentos de 10 a 40 vezes menores que os da adenina. Ou seja, rendimentos muito baixos para ambas. Além disso, em atmosferas neutras, a síntese de HCN parece ser bem menor (CLEAVES et al., 2008), diminuindo ainda mais as concentrações dos produtos de interesse.

Figura 13. Possíveis mecanismos pré-bióticos para a síntese de purinas. Retirada de MILLER & LAZCANO (2002).

De acordo com Shapiro (1995), as dificuldades na síntese da adenina são, em resumo:

  • Dificuldade em se conseguir HCN nas concentrações requeridas para que a reação ocorra (0,01 M), requerendo “circunstâncias únicas”.
  • É preciso intervir e submeter os produtos a uma hidrólise em altas temperaturas, caso contrário, os produtos representados são derivados da adenina, e não a própria molécula.
  • A própria adenina é susceptível à hidrólise e reage com vários eletrófilos simples, formando outros produtos diversos, portanto, espera-se que este composto não tenha se acumulado.
  • A capacidade da adenina formar ligações de hidrogênio parecem inadequadas para que ela funcionasse em qualquer esquema sob as condições caóticas dos oceanos primitivos.

Pirimidinas:

Propõe-se que as pirimidinas pudessem ter sido formadas a partir da condensação de cianoacetileno (figura 14). A reação originaria citosina, e a uracila seria formada a partir daí.

Figura 14. Mecanismo proposto por Stanley Miller (1998) para a síntese das pirimidinas, ocorrendo em uma pequena lagoa cuja água evapora de tempos em tempos, a fim de concentrar os reagentes. Fonte: LUISI (2006).

Todavia a citosina é um composto muito difícil de se obter nas supostas condições pré-bióticas, e aparentemente nunca foi obtida em simulações da Terra primitiva ou encontrada em meteoritos. Por isso foi postulado que a reação de síntese deve ocorrer em um laguinho, onde as águas devem evaporar periodicamente a fim de concentrar os reagentes. Note que esse pressuposto requer a estabilidade desse sistema por grandes períodos de tempo, sendo então um cenário geologicamente improvável (SHAPIRO 1999). Além disso (SHAPIRO 1999):

  • As reações têm de ocorrer no escuro, pois a citosina é prontamente decomposta pela radiação UV.
  • Os reagentes cianoacetileno, cianoacetaldeído, cianato e uréia, também estão envolvidos em reações químicas indesejadas com nucleófilos, e estas reações parecem ocorrer mais rápido do que aquela que levaria à formação da citosina. Portanto, as concentrações desses reagentes teriam de ser bastante altas, ao ponto de serem implausíveis em um ambiente pré-biótico.

Além das dificuldades vistas, as condições para a síntese de purinas e pirimidinas são excludentes (RANA & ROSS, 2004): As reações de síntese de adenina e guanina requerem baixas temperaturas, ao passo que as reações para citosina e uracila requerem altas temperaturas.

SÍNTESE DE AÇÚCARES

Além de serem uma importante fonte de energia para as células, os açúcares também formam componentes estruturais e estão envolvidos em processos de adesão celular e transporte específico de proteínas (COOPER & HAUSMAN, 2007). Acredita-se que a ribose tenha sido um açúcar de importância primordial nos processos que levaram ao advento da vida, mais especificamente nas chamadas hipóteses do “Mundo do RNA” (não discutidas aqui).

Admite-se que a síntese de Butlerov, também conhecida como formose tenha sido o principal processo de síntese de glicídios na Terra pré-biótica. A reação consiste em um processo autocatalítico de condensação de unidades de aldeído fórmico (metanal) na presença de um catalisador inorgânico alcalino, mais comumente o hidróxido de cálcio (Ca[OH]2) ou o carbonato de cálcio (CaCO3) (figura 15).

Figura 15. A formose. Glicoaldeído e gliceraldeído reagem para formar pentoses, ao passo que gliceraldeído e di-hidroxiacetona podem reagir entre si e originar hexoses. Retirada de LUISI (2006).

Como pode ser visto na figura 16, a formose gera diversos tipos de açúcares (mais de 40), tanto de cadeias simples como ramificadas. É como se, caso o produto de interesse fosse uma agulha, infelizmente a reação gerasse um palheiro junto. A ribose é encontrada, mas em uma mistura racêmica. E além de não ser particularmente abundante, é um composto instável: em pH 7,0, sua meia vida é de 73 minutos em 100 °C e 44 anos em 0 °C. Outro ponto importante é que, em condições reais na Terra primitiva, ocorreriam reações cruzadas envolvendo possíveis moléculas contaminantes que reagiriam com o formaldeído diminuindo ainda mais os rendimentos da formose (RANA & ROSS, 2004). Tendo em vista essas dificuldades, alguns autores acreditam que a ribose não fez parte dos primeiros polímeros carreadores de informação durante o período pré-biótico.

Figura 16. Resultado de uma cromatografia em fase gasosa em que cada um dos picos representa um dos açúcares formados na síntese de Butlerov (formose). As duas setas indicam os dois isômeros ópticos da ribose, D-ribose, a forma presente no RNA, e L-ribose, a imagem especular que não é utilizada nos processos celulares. Retirada de MILLER & LAZCANO (2002).

OUTRAS FONTES DE COMPOSTOS ORGÂNICOS

Mais recentemente, além das fontes mais bem estudadas de compostos orgânicos que acabamos de discutir, foram propostas outras duas de interesse:

Fontes hidrotermais:

De acordo com CORREIA (2002), e informações obtidas no website Voyage to the Deep (http://www.ocean.udel.edu/deepsea/level-2/geology/vents.html. Acesso em 27 de Junho de 2008): São fontes das profundezas submarinas, próximas de regiões onde ocorre atividade vulcânica resultante do afastamento das placas tectônicas oceânicas. Após penetrar por numerosas fendas no solo oceânico que se formam como resultado do afastamento das placas, a água entra em contato com regiões mais profundas e próximas ao magma, e então é muito aquecida, até próximo de 1000 °C. Com o aquecimento, a pressão aumenta bastante, e a água acaba escapando de volta para o solo oceânico, com menor temperatura (~350 °C) e trazendo compostos químicos das profundezas, sobretudo o H2S, criando nas redondezas, um ambiente quente, ácido e rico em minerais. Em resumo, são gêiseres das profundezas ocêanicas. Nesses ambientes vivem vários invertebrados de grande tamanho, sustentados por arqueas quimiossintéticas, que acoplam reações de oxidação do H2S às reações de fixação do CO2.

Figura 17. Fonte hidrotermal em Dominica. Fonte: Wikipédia.

Essas fontes foram descobertas apenas em 1977, ao passo que o homem havia pisado pela primeira vez na Lua em 1969 sendo esse mais um daqueles exemplos para nos lembrar que ainda temos muito para descobrir sobre o nosso próprio planeta.

Como se acredita que, de forma geral, os primeiros organismos vivos eram semelhantes às arqueas atuais, foi então sugerido que haveria a formação de compostos orgânicos durante a passagem das águas através desses sistemas, tendo em vista que esses ambientes são ricos em H2, H2S, CO e CO2, que poderiam reagir em superfícies catalíticas minerais, inclusive argilas, também presentes no local.

Porém, atualmente sabemos que os sistemas metabólicos dos microrganismos que habitam esses ambientes (hipertermófilos) são adaptações secundárias, e não características dos primeiros seres vivos. Não somente isso, mas se esses ambientes realmente fossem tão bons como produtores de moléculas orgânicas, por que a base das cadeias alimentares  ali presentes é constituída de microrganismos autótrofos, e não heterótrofos? Além do mais, as temperaturas de ~350 °C na verdade tendem a destruir (e não formar) os compostos orgânicos, especialmente açúcares instáveis como a ribose, e também bases nitrogenadas como a citosina (meia-vida de desaminação de 21 dias em 100 °C) e a adenina (meia-vida de descarboxilação de 204 dias em 100 °C). Como se acredita que no passado a densidade dessas fontes era ainda maior, a destruição de compostos orgânicos também seria.

Outro problema diz respeito às quantidades de NH3 necessárias para que haja a síntese de compostos orgânicos nesses ambientes. Acredita-se que não havia NH3 em níveis suficientes sendo formada nessas fontes (RANA & ROSS, 2004).

Sendo assim, é pouco provável que a vida tenha se originado nessas condições. Todavia, caso os processos de formação de minerais nesses ambientes tenham sido suficientemente redutoras, as fontes hidrotermais podem ter sido fontes de CH4, que ao se difundir para a atmosfera, poderia participar nas reações de síntese de compostos orgânicos.

Fontes interestelares:

Como já vimos, na década de 1830, Berzelius já havia encontrado compostos orgânicos em meteoritos. Influenciado por essa descoberta, o famoso químico sueco Svante Arrhenius postulou a hipótese da panspermia: os seres vivos teriam se originado em outros corpos celestes e posteriormente foram transportados para a Terra. Essa idéia ainda não foi descartada, mas de forma geral, acredita-se que os materiais interestelares tenham contribuído para aumentar as concentrações dos compostos orgânicos, obtidos em baixas quantidades em um ambiente neutro como pode ter sido a atmosfera da Terra primitiva. Dentre as principais fontes que se acredita terem contribuído estão:

Cometas: São importantes, pois seus núcleos possuem concentração de HCN de ~1 %, composto importante na síntese de adenina e de aminoácidos. Assim, as quantidades trazidas pelos cometas poderiam ser maiores que aquelas obtidas via descargas elétricas na atmosfera da Terra, admitindo-se que todo o HCN (e os outros compostos orgânicos) não fosse decomposto durante o impacto, momento em que a superfície do cometa seria aquecida a 300 °C. O problema é que HCN aquecido a 110 °C reage com água e é convertido a ácido metanóico, uma espécie de beco sem saída químico no que diz respeito à formação de outros compostos orgânicos mais complexos (RANA & ROSS, 2004).

Poeira cósmica: Calcula-se que, por ano, são depositadas ~40.000 ton de partículas de poeira cósmica na Terra. São quantidades ínfimas de compostos, mas poderiam ter se acumulado em quantidades razoáveis ao longo da história. Os principais tipos de compostos orgânicos encontrados são os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs). Além desses, pode ser que também haja tolinas, compostos que podem ser formados na presença da radiação UV, e que talvez possam ter sido convertidas em HCN e outros precursores quando da entrada na atmosfera da Terra. Os aminoácidos não são encontrados, pelo simples fato de que a radiação UV os destrói facilmente no espaço (RANA & ROSS, 2004).

Meteoritos: Também podem trazer compostos. O meteorito mais famoso é o de Murchison (figura 18), que caiu na cidade australiana de mesmo nome em 1969. Mas as concentrações de aminoácidos encontradas nele são baixas, 100 ppm (~0,1 g/kg de meteorito), sendo que os aminoácidos presentes em proteínas estão presentes em menos de 15 ppm (RANA & ROSS, 2004). Além disso, em uma semana os meteoritos podem absorver moléculas orgânicas terrestres (contaminantes) (RANA & ROSS, 2004), e os impactos de meteoros também ejetam material para fora da atmosfera (DAVIES, 2000), ou seja, parece ser uma troca de “seis por meia dúzia”.

Figura 18. Fragmento do meteorito de Murchison. Fonte: Wikipédia.

De acordo com Miller, as concentrações de moléculas orgânicas provenientes de fontes interestelares são baixas, e não se conhece mecanismos plausíveis para transportá-las em grandes quantidades para a Terra. A conclusão que se chega é a de que as fontes interestelares tiveram pouca contribuição nos processos que levaram à origem da vida na Terra. Convém também ressaltar que nunca se encontrou peptídios ou mononucleotídeos em materiais provenientes do espaço. Ou seja, o “Céu” dos fisicalistas não oferece boas perspectivas.

GOLENS CRIADORES OU OURO DE TOLO?

Os golens são figuras que fazem parte da mitologia do Judaísmo místico. São seres animados por mágica, feitos de argila, por homens santos. Não têm vontade própria, mas poderiam servir aos homens executando algumas tarefas simples. Conta-se que em Praga, no século XVI, o rabino Judah Loev animou um golem, que seria utilizado para proteger os habitantes do gueto Judeu contra os ataques dos anti-semitas locais. Mas voltando ao tema…

Figura 19. Reprodução do golem de Praga. Fonte: Wikipédia.

Como já vimos, nem sempre o consenso foi o de que os primeiros seres vivos tenham sido heterótrofos, e na verdade, um número expressivo de pesquisadores acredita na possibilidade de uma origem autotrófica para a vida (não no sentido de que a primeira forma de vida tenha sido algo semelhante a uma cianobactéria atual!). Estes pesquisadores denominam sua hipótese de “metabolismo primeiro”, em oposição ao chamado “replicador primeiro”, que tem sido o conjunto de propostas mais conhecido, em que primeiro houve o surgimento de uma molécula carreadora de informações genéticas capaz de ser replicada, e depois houve o surgimento do metabolismo.

A hipótese do metabolismo primeiro surgiu devido ao fato de que alguns pesquisadores não estão convencidos de que as reações de polimerização pudessem ter ocorrido da forma que é comumente proposta (SHAPIRO 2006):

Essa idéia [do replicador primeiro] tem sido apoiada por sínteses “pré-bióticas” conduzidas por químicos utilizando aparatos modernos e reagentes purificados. A probabilidade de que reações como essas tivessem ocorrido de forma espontânea na Terra primitiva é insignificante.

Esses pesquisadores não estão dispostos a abrir mão de sua vaidade e sequer cogitar que talvez o fisicalismo seja uma visão de mundo insatisfatória, atitude denominada de materialismo promissório, que consiste basicamente no seguinte: Sabemos que a nossa visão de mundo (fisicalismo), mesmo que insatisfatória, é a correta, e as alternativas, algum teísmo ou deísmo qualquer são inaceitáveis. Sendo assim, esperamos que algum dia o fisicalismo possa explicar aquilo que nós cremos. Aceitamos uma nota promissória sobre o futuro do fisicalismo.

Sendo assim, foi elaborada outra tentativa fisicalista de explicar como a vida surgiu. Veremos se ela oferece alguma esperança.

De forma geral, a hipótese do metabolismo primeiro ou metabolismo pré-biótico, afirma que a vida surgiu a partir de redes metabólicas não-celulares, cujas reações são catalisadas, mas não por enzimas. Acredita-se que tenha sido possível que superfícies minerais catalíticas em ambiente aquoso foram capazes de adsorver, concentrar e organizar as moléculas orgânicas, que então passariam por reações de polimerização. E não somente isso, mas produziriam as substâncias orgânicas que consumiriam, ao invés de simplesmente incorporar os compostos produzidos no ambiente. Podemos dizer que os proponentes do metabolismo primeiro substituem um agente com vontade própria, o químico, por um mineral, um criador sem uma mente, uma espécie de “minigolem” da Terra primitiva.

Uma das propostas mais interessantes deste campo foi feita pelo químico e advogado de patentes alemão Günter Wächtershäuser em 1988, chamada de mundo do ferro-enxofre. A idéia foi desenvolvida a partir da descoberta de compostos orgânicos em fontes hidrotermais submarinas em 1979. Ele propôs que a superfície catalítica tenha sido a pirita (dissulfeto de ferro – FeS2), mineral bastante insolúvel. Assim como outras propostas no campo do metabolismo primeiro, essa idéia também é baseada na centralidade do ciclo do ácido cítrico, via metabólica que origina intermediários para diversas outras, e que alguns acreditam ter sido a via metabólica primordial da vida (figura 20).

Figura 20. O ciclo do ácido cítrico. Fonte: Wikipédia.

A hipótese postula uma espécie de ciclo de Krebs primordial, redutor, e no sentido contrário ao que ocorre nas células. A síntese e polimerização dos compostos orgânicos ocorreria na superfície da pirita, em um ambiente vulcânico e fortemente redutor, como os das fontes hidrotermais.

Uma grande vantagem desse modelo é que, além de coincidir com as condições encontradas nos ambientes das fontes hidrotermais, o processo de formação da pirita é energeticamente bastante favorável e a reação de formação é irreversível:

FeS + H2S à FeS2 + 2e + 2H+ ΔGº = -9,23 kcal/mol

A conclusão é que a combinação FeS/H2S constitui um agente redutor forte e a constante geração de energia resultante do processo promoveria a continuidade das reações.

De forma resumida, o processo que ocorreria nas redondezas de uma fonte hidrotermal consistiria em (figura 21):

  • Geração de potencial redutor e energia graças ao processo de formação da pirita.
  • Ocorrência das reações de síntese na superfície de carga positiva do FeS2, onde haveria a redução de alguns compostos (exemplos: NO3 a NH3, C2H2 a C2H4, e C2H4OS a C2H4O2).
  • Geração de compostos orgânicos que, por sua vez, constituiriam um sistema metabólico autocatalítico, bidimensional e quimioautotrófico (processo que utiliza uma reação inorgânica redox acoplada, fornecedora de energia para uma reação de síntese de compostos orgânicos).

Figura 21. Reações que ocorreriam na superfície da pirita, terminando por originar outros compostos orgânicos e o aminoácido alanina, que por sua vez, reagiria a fim de formar peptídios. Fonte: LUISI (2006).

Note que não foi demonstrado que todos os passos individuais ocorrem nas mesmas condições, “no mesmo tubo de ensaio”, segundo Wächtershäuser (2000): “o desafio agora será superar as discrepâncias nas condições de reação, e estabelecer as condições corretas para a autocatálise (reprodução) e evolução”. Em artigo mais recente (WÄCHTERSHÄUSER, 2007), ainda não se mostra evidência experimental de como um ciclo completo desse tipo poderia acontecer em condições plausíveis na Terra pré-biótica.

Todavia, apesar de inicialmente parecer que a pirita poderia ser capaz de salvar o fisicalismo, esta proposta do metabolismo primeiro tem seus críticos. Gerald Joyce, exobiólogo da NASA, afirma que a aceitação da hipótese de Wächtershäuser se deve principalmente às habilidades retóricas dele como advogado (HORGAN, 1991). De acordo com Stanley Miller e Antonio Lazcano, esses processos geram pouca variedade de compostos orgânicos, apesar de serem úteis na geração de poder redutor, associado ao processo de formação de pirita. Steven Benner (citado em SHAPIRO, 2007) afirma que moléculas reativas o bastante para participarem no metabolismo, também são reativas o suficiente para provocar a decomposição do ciclo.

Leslie Orgel, um dos proponentes do replicador primeiro, afirma que as hipóteses sobre os ciclos em superfícies minerais catalíticas partem de pressupostos desmedidos e não-razoáveis sobre as propriedades catalíticas dos minerais, e também sobre sua capacidade de organizar seqüências de reações distintas. Em seu último artigo, Orgel (2008) ressalta novamente o fato de que a hipótese do metabolismo primeiro ainda não apresentou evidências experimentais convincentes, e critica o fato de que seus proponentes parecem querer provar que sua proposta é a melhor, apontando as falhas na rival (replicador primeiro).

Além disso (RANA & ROSS, 2004):

  • Quaisquer ciclos operando na Terra primitiva seriam altamente suscetíveis às perturbações provenientes de outros compostos interferentes ou reações cruzadas.
  • A catálise mineral não ocorre rápida o bastante para que as reações pudessem sustentar uma espécie de “protocélula”.
  • Seria necessário que houvesse mais de um tipo de superfície mineral para que haja a catálise e formação dos tipos de compostos orgânicos requeridos para a vida, todavia, o problema seria transportar os produtos de um sítio mineral para outro.
  • As superfícies minerais também podem catalisar reações nos sentidos contrários aos requeridos pelos ciclos. Por exemplo, sabe-se que superfícies minerais podem catalisar a decomposição do RNA.

Sendo assim, de acordo com os dados, ou seja, de acordo com o que sabemos, e não de acordo com o que esperamos, a pirita continua sendo nada mais nada menos que “ouro de tolo”, na verdade, o ouro dos tolos fisicalistas (Salmo 14:1).

OS PORCOS PODEM VOAR?

Neste ensaio pudemos averiguar as principais propostas para explicar como poderia ter havido a formação dos blocos de construção da vida na Terra pré-biótica, e vimos que crer nas hipóteses fisicalistas requer uma fé tão devota que só os ateus mais vaidosos podem sustentar. O status atual das pesquisas, em resumo é o seguinte: Os proponentes do metabolismo primeiro refutaram a hipótese do replicador primeiro, e os proponentes do replicador primeiro refutaram a hipótese do metabolismo primeiro.

Antes de concluir este ensaio relatarei três exemplos recentes, uma espécie de chute em cachorro morto (desculpe a minha vaidade).

O primeiro caso mostra que, pura e simplesmente adicionar os blocos de construção em um ambiente qualquer faz nada mais a não ser corroborar os resultados obtidos por Louis Pasteur em 1864. A adição de uma mistura de compostos em fontes quentes e ácidas localizadas em Kamchatka, na Rússia, e em Bumpass Hell, nos EUA resultou basicamente na adsorção dos compostos pela argila, onde permaneceram aprisionados e impedidos de reagir, ou seja, como esperado e sabido, não houve formação de vida (DEAMER, et al., 2006). Repito: esse fato deveria ser mais do que o suficiente para um vaidoso qualquer parar e refletir se realmente processos estocásticos seriam o bastante para dar origem à vida. Veja também o mesmo tipo de resultado no vídeo a seguir:

O segundo caso concerne à chamada “biologia sintética”, campo de estudos novo que se propõe a sintetizar componentes celulares e, no futuro, até mesmo células em laboratório. Um time liderado por Craig Venter (cientista envolvido no seqüenciamento do genoma humano) foi capaz de sintetizar um genoma sintético baseado no material genético da bactéria Mycoplasma genitalium (uma das bactérias com o menor genoma, e também é a menor bactéria capaz de viver de forma livre), com o objetivo de inserir esse novo genoma em células de M. genitalium, que então passará a ser chamado de Mycoplasma laboratorium, desenvolvido com o objetivo de ser utilizado na indústria da biotecnologia. Alguns fisicalistas esperam que quando a equipe obtiver sucesso nessa empreitada, pode ser que um dos resultados seja a descoberta de diversas dicas sobre como alguns dos passos individuais de síntese poderiam ter acontecido na Terra pré-biótica. Para obter maiores informações, consulte o website do Instituto J. Craig Venter: http://www.jcvi.org/cms/home/ (Acesso em 30 de Junho de 2008). Eu discordo dos fisicalistas (claro!), a conclusão mais óbvia desse tipo de empreitada é que é necessário que haja o envolvimento de uma mente e planejamento para que se possa sintetizar componentes celulares e vida.

O último exemplo (KOONIN, 2007) é um artigo em que o autor apela para os deuses do fisicalismo: “Tudo bem, a probabilidade da vida ter surgido a partir de processos estocásticos é praticamente zero [na prática, zero mesmo], mas como existem infinitos Universos, ou este Universo se expande e se contrai infinitamente, então pelo menos uma vez a vida tem de ter surgido!” Típico argumento do tipo “multiversos das lacunas”. Risível. Eu não consigo acreditar que seja tão difícil admitir que o fisicalismo realmente não seja capaz de solucionar o problema da origem da vida. (E tudo isso aí em um periódico cujos artigos são revisados…).

A última frase do último artigo de Leslie Orgel, que faleceu em outubro do ano passado é a seguinte crítica a todos os modelos fisicalistas sobre as origens da vida:

Entretanto, as soluções oferecidas pelos cenários genéticos [(replicador primeiro)] ou do metabolismo, que são dependentes de química hipotética do tipo “se os porcos pudessem voar”, provavelmente não ajudarão [a solucionar o mistério das origens da vida]. (ORGEL, 2008).

Não obstante, ao que tudo indica, tanto ele quanto Miller (que faleceu em março de 2007) continuaram crendo em hipóteses fisicalistas até o fim. Eu realmente acho que antes de depositar sua fé no fisicalismo, as pessoas deveriam estudar as palavras que Salomão escreveu no livro de Eclesiastes, antes que também comecem a perder tempo com vaidades e a “correr atrás do vento”.

Logos é uma palavra grega de tradução difícil, mas pode significar inteligência, sabedoria, comunicação, dentre outras coisas. Nas nossas Bíblias, no Evangelho de João, vem traduzida como Verbo ou Palavra. Deve mesmo ser muito difícil abrir mão da vaidade e admitir que a visão de mundo dos plebeus e dos menores, com tantas regras difíceis de cumprir, possa oferecer uma explicação melhor para o problema da origem da vida, basicamente, que ela não surge apenas a partir de processos impessoais, é necessário que haja uma mente e planejamento, como já explicitado pelo apóstolo João:

Antes de ser criado o mundo, aquele que é a Palavra [Logos] já existia. Ele estava com Deus e era Deus. Desde o princípio, a Palavra estava com Deus. Por meio da Palavra, Deus fez todas as coisas, e nada do que existe foi feito sem ela. A Palavra era a fonte da vida, e essa vida trouxe a luz para todas as pessoas. (João 1:1-4).

Como os porcos não voam, eu prefiro continuar acreditando mesmo é nessa Palavra aí. Se eu fosse você faria o mesmo.

VÍDEOS DE INTERESSE:

REFERÊNCIAS

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