Pesquisar este blog

Carregando...

segunda-feira, 14 de dezembro de 2009

Abaixo temos bons exemplos daquilo que é ensinado em nosso país sobre a origem da vida.

Ensino Fundamental
Projeto Araribá: Ciências / ensino fundamental / Editora Moderna; 2ª.ed. – São Paulo: 2007. (240 páginas)
Nesta publicação o capítulo 1, tema 5 (10 páginas) é apresentada considerações sobre a origem da vida que podem ser resumidas na seguinte citação:
“Oparin supôs que as moléculas orgânicas poderiam ter se agrupado com moléculas de água, formando aglomerados. Esses aglomerados de moléculas orgânicas e água foram chamados de coacervatos. Alguns cientistas acreditam que o primeiro ser vivo teria se originado quando uma molécula de material hereditário se formou dentro de um coacervato.

Ensino Médio
Biologia / José Mariano Amabis, Gilberto Rodrigues Martho – 2ª. Ed. – São Paulo: Moderna, 2004 – Volume 1. (551 páginas)
Nesse livro há um capítulo inteiramente dedicado ao estudo da origem da vida (pags. 22-50) e que pode ser resumido nas seguintes citações:
“A queda definitiva da teoria da geração espontânea levou a uma nova questão: se os seres vivos não vêm da matéria inanimada, como surgiram na Terra? A ciência moderna admite duas hipóteses para a origem da vida em nosso planeta: a panspermia e a evolução química terrestre.” (pag. 30)
“Seguindo os passos de Miller, outros cientistas têm realizado experimentos que simulam condições supostamente existentes na Terra primitiva. Nesses experimentos já foram produzidas diversas substâncias orgânicas encontradas nos seres vivos, dando sustentação à hipótese de que a matéria precursora da vida poderia ter se formado espontaneamente nas condições existentes nos primórdios de nosso planeta.” (pag. 32)

Ensino Superior
Bioquímica / Donald Voet, Judith G. Voet; tradução Ana Beatriz Gorino da Veiga... [et al.] – 3ª. ed. – Porto Alegre: Artmed, 2006. (1616 páginas)
A origem da vida é discutida no 1º capítulo, em sete páginas, e também pode ser resumido na seguinte citação.
“Os sistemas vivos têm a capacidade de auto-replicação. A complexidade inerente a um processo desse tipo é tal que nenhum aparelho desenvolvido pelo homem sequer se aproxima dessa capacidade. Existe, porém, uma probabilidade infinitesimal de que um conjunto de moléculas possa simplesmente se reunir ao acaso para formar uma entidade viva (diz-se que a probabilidade a partir de moléculas orgânicas simples é comparável à montagem de um avião a jato por um tornado passando por um depósito de lixo). Com então surgiu a vida (sic)? A resposta mais provável é que ela foi guiada de acordo com o princípio darwiniano de sobrevivência do mais apto aplicado no nível molecular.”

Origem Abiogênica Da Vida: Uma Teoria Em Crise

Arthur V. Chadwick, Ph.D.

Tradução: Marcia Oliveira de Paula

O Estudo da Origem da Vida Como Uma Ciência

Todo fenômeno é único e irreproduzível. O propósito do método científico é o de procurar relacionar a causa (observação) ao efeito, através da tentativa de reproduzir o efeito recriando as condições sob as quais ele ocorreu previamente. Quanto mais complexo o fenômeno, maior é a dificuldade que a Ciência têm para investigá-lo. No caso da investigação cientifica em relação à origem da vida, encontramos dois problemas: as condições em que ocorreu são desconhecidas e provavelmente irreconhecíveis com exatidão, e o fenômeno (vida) é tão complexo que nós nem mesmo entendemos sua propriedades essenciais. Assim, existe uma condição de “desconhecimento” sobre a origem da vida, bem diferente da associada à maioria das investigações cientificas. Uma vez que os métodos da ciência e o rigor das investigações científicas estão em desvantagem neste ponto, devemos estar mais propensos a considerar informações de qualquer fonte que possam contribuir para um maior entendimento sobre as origens, em especial a hipótese de que a vida foi criada por um Ser infinitamente superior. Se uma análise cientifica cuidadosa nos leva a concluir que os mecanismos propostos de origem espontânea não poderiam ter produzido uma célula viva, e também o fato de que nenhum processo natural imaginável poderia ter resultado na origem espontânea da vida, a hipótese alternativa da Criação se torna mais atraente. Se, por outro lado, considerarmos que os mecanismos propostos são plausíveis, devemos estar cientes de que os métodos da ciência jamais poderão responder com certeza a questão sobre a origem da vida. Vamos começar fazendo considerações sobre a natureza da vida e depois tentaremos avaliar o estado atual da pesquisa sobre a origem da vida, também conhecida como “paleogeoquímica”.

O Que É Vida?

As células são o elemento mais simples de todos os seres vivos. Todos os organismos complexos são compostos de células. As células também são estruturas excessivamente complexas. Dentro de cada célula existe um microcosmo do organismo do qual ela é uma parte funcional. Células únicas de vida livre, como a ameba e outros protozoários, devem desempenhar todas as funções necessárias para a vida, como os organismos mais complexos. Essas células possuem sistema digestivo, reprodutor, respiratório, nervoso, esquelético, excretor, muscular, etc., minúsculos e muito complexos. Além disso, todas as células vivas possuem características em comum que são consideradas fundamentais para a vida. Entre elas estão: o código genético, o código primário do DNA rico em informações, a enzima DNA polimerase que é necessária para a duplicação do código, os RNA intermediários e a enzima RNA polimerase, responsáveis pela transcrição do DNA, o mecanismo da síntese de proteínas envolvendo os ribossomos, os RNA transportadores e as enzimas necessárias para ligar a cada um deles os seus aminoácidos respectivos, a membrana celular e as vias metabólicas fundamentais para gerar os materiais necessários para as reações acima citadas, envolvendo centenas de enzimas. Talvez a primeira célula viva não possuísse a capacidade de realizar as atividades da mais simples célula atual. Nesse caso, devemos decidir que características podemos eliminar, e, depois de eliminá-las, verificar se a célula ainda consegue sobreviver. Devemos, a seguir, explicar como essas características surgiram depois no processo da evolução e porque elas são comuns a todas as células. Discutiremos mais sobre essas características mais adiante. Agora, vamos dar uma olhada no sistema proposto que originou essa célula.

Como Pensam os Autores da Teoria da Origem Abiogênica da Vida?

Foram propostos quatro componentes essenciais para o origem da vida:

1. Uma atmosfera cheia de moléculas gasosas reduzidas e uma fonte de energia para converter essas moléculas em precursores biológicos necessários à vida.

2. Um oceano cheio de pequenas moléculas biológicas resultantes do item anterior.

3. Um mecanismo que gere, a partir deste oceano de moléculas, os polímeros ricos em informação necessários à formação da célula viva (DNA, RNA e proteínas).

4. Uma crença em que, se o passo número três for implementado, este resultará, quase que inevitavelmente, na formação de uma célula viva.

Examinaremos cada um desses em seqüência:

Evolução Química

Os primeiros estudos sérios sobre a origem da vida datam de 1920, quando J. B. S. Haldane e A. I. Oparin sugeriram independentemente que a vida se originou espontaneamente de matéria não viva, na superfície da terra, num passado remoto, e descreveram um cenário para essa ocorrência. Como naquele tempo a visão que se tinha era a de que a vida não passava de uma química complicada, suas idéias se tomaram amplamente aceitas entre aqueles que procuravam estabelecer uma origem naturalista para a vida na terra. Mas foi só no ano de 1953 que a idéia da origem espontânea da vida recebeu aceitação científica, quando Stanley Miller realizou os seus experimentos que hoje são famosos. Miller usou o ambiente redutor proposto por Oparin (CH3, NH4 , H20 e H2 ), em um aparelho de vidro energizado por uma bobina de Tesla, e conseguiu gerar vários compostos simples, incluindo alguns aminoácidos, além de algum “alcatrão” (sedimento orgânico polimerizado, sem interesse para os paleobiogeoquímicos). Miller e Urey propuseram que a luz ultravioleta (UV), descargas elétricas e relâmpagos produziram pequenas moléculas biológicas precursoras na “terra primitiva”, que subseqüentemente foram depositadas nos oceanos pelo ciclo hidrológico. Carl Sagan propôs que a “terra primitiva” era submetida a um fluxo de raios UV cem vezes mais forte que o de hoje, e que o H2S proveniente de vulcanismo era o agente que catalisava a transferência de energia da luz UV para os elementos transparentes UV na atmosfera. No início da década de 70, Bar-Nun demonstrou que ondas de choque de alta velocidade eram 10.000 vezes tão eficientes quanto os outros métodos, em converter a atmosfera gasosa redutora de Oparin em pequenas moléculas, formando assim quatro aminoácidos. Em anos mais recentes, sob condições um pouco suspeitas, Yuasa (1984) conseguiu produzir purinas e pirimidinas (tipos de bases presentes no DNA e no RNA). Atualmente, 14 dos 20 aminoácidos podem ser produzidos sob condições de atmosfera redutora que se propôs existir na "terra primitiva". Infelizmente para os que acreditam na origem espontânea da vida, a maioria dos aminoácidos produzidos por estes experimentos são glicina e alanina, os dois aminoácidos mais simples. Além disso, vários aminoácidos não protéicos são produzidos, os quais competirão com os vinte aminoácidos protéicos em qualquer reação abiogênica.

Existem muitos outros problemas mas, para aqueles que querem acreditar na origem espontânea da vida, a mera articulação de um modelo para produzir a “sopa orgânica primordial” de Haldane e Oparin ou a “sopa diluída de galinha” de Sagan, não importa quão insatisfatório seja, os encorajam a acreditar que estes modelos podem explicar a origem da vida.

Nós estudaremos a síntese moderna da origem da vida e suas especulações, e daí tentaremos avaliar essas especulações dentro dos parâmetros que os próprios investigadores estabeleceram, para verificar que esperança eles oferecem em atingir o final proposto, isto é, a origem espontânea da célula viva. Começaremos o estudo considerando a atmosfera da terra primitiva e a probabilidade desta gerar um oceano cheio de moléculas biológicas úteis. Depois verificaremos se há a possibilidade de produzirmos os tipos de polímeros necessários para a vida, a partir de um oceano cheio de pequenas moléculas. Então indagaremos se é possível criar uma célula viva e investigaremos algumas áreas importantes da biologia molecular, para identificar a complexidade que um sistema vivo possui.

Evidências de Uma Atmosfera Redutora

A primeira sugestão de Oparin para a atmosfera da “terra primitiva” foi H2 , H20, NH3 e CH4. Sendo ele um químico, reconheceu que tal atmosfera redutora seria necessária para produzir a “sopa orgânica primordial” da qual ele acreditava que a vida se originou. Como químico, ele reconheceu também a necessidade de excluir oxigênio ou compostos oxidantes da mistura. Era conveniente, então, que tal mistura se mostrasse capaz de gerar uma variedade de pequenas moléculas biológicas. Agora, a pergunta que se deve fazer é “essa atmosfera realmente existiu na terra?” Uma análise minuciosa do ponto de vista geológico, químico e cosmológico revelou que essa atmosfera redutora, se é que algum dia existiu, teria uma vida curta. J. C. G. Walker disse “A evidência mais forte para uma atmosfera redutora é fornecida pelas condições necessárias para a origem da vida” (Walker, 1976). Philip Abelson (1966) e J. W. Schopf (1972) concluíram que não haviam evidências para a existência de uma atmosfera com metano e amônia. Desde o lançamento da nave espacial Apolo 16, descobriu-se que os raios UV causam a foto-dissociação de moléculas de água na camada superior da atmosfera terrestre e isso produz a maior fonte de oxigênio atmosférico livre. Tal oxigênio teria sido produzido em grande quantidade na terra primitiva devido à ausência da camada de ozônio que filtra os intensos raios UV do sol. Análises feitas em rochas sedimentares pré-cambrianas indicaram a presença de oxigênio livre, talvez em níveis semelhantes aos atuais (Davidson, 1965). Embora pouco se saiba com certeza sobre as condições para o desenvolvimento de formações com bandas de ferro e de rochas contendo quantidades significativas de óxidos férricos, é certo que algum oxigênio livre estava presente. Estas formações foram consideradas fenômenos da Era Proterozóica e seu aparecimento coincidente com o surgimento de uma atmosfera oxidante, há mais ou menos dois bilhões de anos atrás. Agora sabemos que as formações com bandas de ferro e outros sedimentos oxidados e, provavelmente, também oxigênio livre, estavam presentes durante todo o Arqueano (Schidlowski, 1976) e que as primeiras evidências de prováveis formas de vida (3,7 bilhões de anos) não são anteriores às primeiras formações de bandas de ferro conhecidas.

Durante os últimos vinte anos foram acumulados outros dados contra uma atmosfera redutora. Muitos que no passado consideravam a atmosfera redutora como um requerimento indispensável estão agora pensando melhor. Muitas considerações teóricas requerem que a atmosfera tenha se originado do desprendimento de gases do manto e tais gases estão atualmente oxidados uniformemente. A probabilidade de uma atmosfera neutra (CO2, H2O, N2, e possivelmente um traço de H2) já foi admitida pela maioria dos pesquisadores da área. Entretanto, tal situação não parece ter diminuído o entusiasmo da maioria dos pesquisadores. A presença de oxigênio livre impossibilita virtualmente todos os cenários propostos até hoje para a abiogênese de formas de vida, e tal atmosfera atualmente parece estar confirmada.

Evidências da “Sopa Orgânica”

Análises cuidadosas do cenário proposto por Oparin-Haldane que teria gerado um oceano cheio de pequenas moléculas precursoras biológicas, mostraram falhas no conceito da “sopa orgânica diluída” na terra primitiva. Quando se calcula exatamente quantas moléculas poderiam ser formadas sob condições ideais, desaparecem as probabilidades de um tal oceano existir. H.E. Hull (1960), L. G. Sillen (1965) e R. Shapiro (1986) concluíram que o termo “diluída” é um enorme exagero, e que a quantidade de aminoácidos presentes não poderia ultrapassar 0,0001 gramas/litro. Esta concentração seria muito baixa para a ocorrência das reações poliméricas necessárias para produzir proteínas. H. R. Hullet (1969) considerou que a concentração de glicina, o aminoácido mais abundante, seria ainda mais baixa: 0,000001 g/l, e K. Dose sugeriu que essa concentração seria 0,00001 g/l. As concentrações atuais na parte central do Oceano Atlântico variam entre 0,00001 e 0,0001 g/1. Se a síntese de pequenas moléculas a partir da atmosfera realmente ocorreu na terra primitiva, então, deveriam ter sido produzidas grandes quantidades de resíduos de “alcatrão”, pois o mesmo ocorreu nos recipientes experimentais. Assim, na terra primitiva devem ter sido produzidas grandes quantidades de material não-biológico nitrogenado denominado “alcatrão”, que teria sido incorporado aos sedimentos do pré-cambriano. Não se conhece tal material no registro geológico. Desse modo, novamente podemos concluir que não temos evidência de que a “sopa orgânica diluída” tenha existido. O que permite que essa idéia persista é o grande desejo de alguns. Segundo um dos proponentes, “o registro da evolução biológica manifesto na química dos organismos vivos... provavelmente é a evidência mais forte para a existência de um período de evolução química na história da terra.” Ora, isto é evidentemente uma tautologia. Muitos autores apoiam a ausência da “sopa orgânica diluída”. A. G. C. Smith (1982), W. Day ( 1981), H. D. Pfiug (1981), C. R. Woese (1979), Hulett (1969), Shapiro (1986), M. Delbruck (1986), a maioria dos quais provavelmente apoiam algum tipo de origem da vida pré-biótica, concluíram que não existem evidências para a ocorrência do processo. Apesar disso, um igual número de autores considera o cenário da origem da vida tão bem estabelecido que não necessita de nenhuma justificativa! Sagan e M. J. Newman foram tão longe a ponto de declarar “A ausência de evidência não é evidência de ausência”. Para aqueles de nós que crêem que a vida não poderia ter se originado de uma “sopa orgânica diluída", tais afirmativas religiosas de irracionalismo feitas por Sagan reforçam a nossa convicção de que ele está errado!

Até aqui, nós só lidamos com o problema das moléculas pequenas. Concluímos que a terra não teve uma atmosfera redutora e que, mesmo que esta tivesse existido, não haveria possibilidade de ela ter originado um oceano cheio de pequenas moléculas, requerido pelos proponentes da evolução pré-biótica para produzir a primeira célula. Mas ainda temos um caminho longo a percorrer e eu ainda não terminei. Assim, vamos admitir a existência de um oceano cheio de pequenas moléculas e ver o que pode ser feito com ele.

O Surgimento de Biopolímeros Ricos em Informação

Dado um oceano cheio de moléculas dos tipos prováveis de terem sido produzidos na terra primitiva, pelos processos sugeridos pelos cientistas, devemos agora considerar a questão da polimerização. Essa questão é uma faca de dois gumes: precisamos primeiramente demostrar que a síntese de macromoléculas é possível sob condições pré-bióticas, depois devemos elaborar uma maneira lógica de gerar macromoléculas ricas em informação, necessárias para o desenvolvimento de uma pré-célula. Vamos trabalhar com as duas coisas separadamente.

A síntese de proteínas e ácidos nucléicos a partir de pequenas moléculas precursoras representa um dos desafios mais difíceis ao modelo da evolução pré-biótica. Todas as propostas existentes apresentam muitos problemas. A polimerização é uma reação na qual a água é um dos produtos. Ela só será então favorecida na ausência de água. A presença de precursores em um oceano de água favorece a despolimerização de quaisquer moléculas que possam ser formadas. Experimentos cuidadosos, feitos em solução aquosa com altas concentrações de aminoácidos, demonstram a impossibilidade da ocorrência de polimerização significativa neste ambiente. A análise termodinâmica de uma mistura de proteína e aminoácidos em um oceano contendo uma solução de 1 molar de cada aminoácido (concentração esta 100.000.000 de vezes superior à que se supõe ter existido no oceano pré-biótico) indica que a concentração de proteínas contendo apenas 100 ligações peptídicas (101 aminoácidos) no equilíbrio seria 10-338 molar. Apenas para tomar esse número compreensível, nosso universo deve ter um volume próximo a 1085 litros. A 10-338 molar, precisaríamos de um oceano com volume igual a 10229 universos, só para encontrar uma única molécula de qualquer proteína com 100 ligações peptídicas. Assim, precisamos procurar outro mecanismo para produzir polímeros. Este não acontecerá no oceano.

Sidney Fox, um químico de aminoácidos e um de meus professores, reconheceu o problema e começou a elaborar uma alternativa. Já que a água é desfavorável à formação de ligações peptídicas, a ausência de água deve favorecer a reação. Fox tentou fundir aminoácidos puros cristalinos a fim de promover a formação de pontes peptídicas, retirando a água da mistura. Ele descobriu, para sua tristeza, que a maioria dos aminoácidos se quebrava muito antes de se fundirem, produzindo produtos de degradação do tipo "alcatrão." Depois de muitas tentativas, ele verificou que dois aminoácidos, ácido aspártico e ácido glutâmico, se fundiam a mais ou menos 200°C. Ele também descobriu que, se dissolvesse os outros aminoácidos nos aminoácidos já fundidos (ácidos aspártico e glutâmico) conseguiria produzir uma fusão contendo 50% dos 18 aminoácidos restantes. Não foi então uma surpresa verificar que o líquido cor de âmbar, após ser aquecido por umas poucas horas, continha polímeros de aminoácidos que apresentavam algumas propriedades das proteínas. Posteriormente, Fox chamou estes produtos de proteinóides. O material polimerizado pode ser despejado em uma solução aquosa, resultando na formação de esférulas de material semelhante à proteína, que Fox considerou semelhantes a células. Fox reivindicou quase rodas as propriedades imagináveis para o seu produto, incluindo a de que ele tinha alcançado a transição de macromolécula para célula. Ele foi tão longe a ponto de demonstrar que um pedaço de rocha originada de lava vulcânica poderia substituir o tubo de ensaio na síntese de proteínas e afirmou que o processo ocorreu na terra primitiva nas encostas dos vulcões. Entretanto, seus críticos e seus próprios alunos diminuíram sua credibilidade. Observe os seguintes problemas:

1. Proteinóides não são proteínas; eles contêm muitas ligações não peptídicas e ligações cruzadas não naturais.

2. As ligações peptídicas existentes neles são do tipo b, enquanto que todas as ligações peptídicas biológicas são do tipo a.

3. O material com o qual ele iniciou os experimentos foram aminoácidos purificados, que não teriam semelhança com os materiais dissolvidos na “sopa orgânica”. Se alguém tentasse fazer o experimento com a “sopa pré-biótica” condensada, o único produto seria “alcatrão”.

4. A porcentagem de 50% de ácido glutâmico e ácido aspártico necessária para estes experimentos serem bem sucedidos não se assemelha à porcentagem muitíssimo superior de glicina e alanina encontradas nos experimentos de síntese na terra primitiva.

5. Não há evidência de conteúdo informacional nas moléculas.

Todas as alegações feitas por Fox falharam nos testes quando examinadas cuidadosamente. Embora seus resultados parecessem prometedores em teoria, a realidade é catastrófica para as esperanças dos paleobiogeoquímicos.

Foram feitas algumas outras tentativas. A mais otimista destas é o uso de argilas. As argilas são formadas por camadas muito finas e bem organizadas de silicatos de alumínio complexos associados a muitos outros cátions. Neste ambiente, os grupos amino básicos tendem a se ordenar, e já foram produzidos polímeros com dezenas de aminoácidos. Embora estes estudos tenham gerado interesse entusiástico da parte dos evolucionistas pré-bióticos, sua relevância foi sufocada rapidamente por diversos fatores:

1. Apesar de aminoácidos terem se ligado por ligações peptídicas, o produto não contém informações que façam sentido.

2. As argilas mostram preferência por aminoácidos básicos.

3. Devem ser usados aminoácidos puros ativados, ligados à adenina, para que ocorra polimerização. Aminoácidos adenilados não deveriam ser um material comum no oceano pré-biótico.

4. Não ocorre polimerização de aminoácidos se aminoácidos livres forem utilizados.

5. Os polímeros resultantes são, na sua maioria, tridimensionais e não lineares, como devem ser os biopolímeros.

Pelo menos um cientista otimista (Cairns - Smith, 1982) acredita que as próprias partículas de argila formaram a substância do primeiro organismo! Na realidade, o melhor que se pode esperar de tal cenário é um polímero racêmico contendo aminoácidos protéicos e não protéicos, que não teriam a menor relevância para os sistemas vivos.

Recentemente foi aberto um capítulo final com a descoberta das moléculas de RNA autocatalíticas. Elas foram recebidas com grande alegria pelos evolucionistas pré-bióticos porque davam esperança de diminuir a necessidade de fabricar proteínas na célula primordial. As assim chamadas “ribozimas” não corresponderam ao esperado devido a dois fatores: elas são muito limitadas no que se mostraram capazes de fazer e a produção dos precursores de RNA por qualquer mecanismo pré-biótico considerado até agora é um problema tão grande quanto o que as ribozimas pretendem resolver:

1. Embora a ribose possa ser produzida sob condições pré-bióticas simuladas, ela é um açúcar raro nos polímeros de formaldeído (mecanismo pré-biótico que se acredita ter originado os açúcares).

2. Quando a ribose é produzida e condensada com uma base nucleotídica, resulta uma mistura de isômeros ópticos, e só um deles é relevante nos estudos pré-bióticos.

3. A polimerização de nucleotídeos é inibida pela incorporação de tal enantiomorfo.

4. Embora nos sistemas bióticos só ocorram polímeros 3'-5', nas reações sintéticas pré-bióticas também aparecem polímeros 2'-5'.

5. Não são produzidas nenhuma das 5 bases presentes no DNA/RNA durante a oligomerização HCN em soluções diluídas (mecanismo pré-biótico que se acredita ter originado as bases nucleotídicas) e muitas outras bases não codificadoras competiriam durante a polimerização.

Interferência do Pesquisador, Proximidade e Estereoisômeros

Na tentativa de estabelecer a credibilidade de vários modelos para a origem da vida, eu negligenciei certas considerações de grande importância, a fim de permitir que os experimentos fossem analisados por seus próprios méritos. Mas agora não podemos mais ignorar estas considerações.

Em todos os estudos experimentais sobre a origem da vida, a presença do pesquisador é uma contribuição significativa às conclusões e às condições do próprio experimento. Quando o pesquisador se propõe a atingir um certo objetivo (síntese de precursores ou polimerização de precursores) ele naturalmente procura definir um sistema que tenha alguma possibilidade de alcançar o fim desejado. Assim, escolhem-se condições nas quais alguns dos materiais sejam apropriados para uma terra pré-biótica, dando aos estudos um ar de credibilidade. As condições restantes são cuidadosamente manipuladas para atingir o objetivo desejado. Desse modo, deixa-se o leitor com a impressão de que muitas coisas, que não teriam probabilidade de ocorrer em nenhum outro lugar, teriam sido possíveis na terra pré-biótica. Por exemplo, quando Fox realizou seus experimentos para produzir proteinóides a partir de aminoácidos, usando rocha de lava no lugar de tubos de ensaio, ele deu a impressão de que este era um modelo plausível para a terra pré-biótica. Porém, o que ele cuidadosamente evitou enfatizar era que ele estava fazendo a reação sobre uma chapa quente, usando uma mistura de aminoácidos cristalinos purificados produzidos por organismos bióticos (feijão soja) e purificados por outros organismos bióticos (homem). Ele também controlou cuidadosamente a temperatura, o tempo e a exposição à água. Deixo por sua conta determinar qual seria o resultado de tal estudo se ele fosse desenvolvido em uma rocha de lava quente com a “sopa pré-biótica” condensada. Podem-se fazer as mesmas críticas de todos os outros estudos mencionados até aqui, desde o estudo clássico de Miller usando misturas de gases purificados em um recipiente fechado de vidro, até os estudos com argila usando misturas purificadas de aminoácidos adenilados. Muitos destes estudos foram planejados para se obter um resultado desejado e não para testar as condições que os próprios pesquisadores acreditavam estar presentes na terra pré-biótica. Porém, os resultados são usados para reforçar a validade da terra abiótica que eles não testaram. Mesmo os que procuraram trabalhar com condições abióticas não conseguem impedir a influência do pesquisador. Após uma revisão cuidadosa do cenário da pesquisa abiogênica, J. Brooks e G. Shaw (1973) concluíram: “Estes experimentos .... reivindicam síntese abiótica para o que de fato foi produzido e planejado por homens muito inteligentes e bastante bióticos". Tal franqueza é agradável, honesta e bastante atrasada.

Outro problema igualmente sério é o dos enantiômeros ou estereoisômeros. Este problema, talvez mais do que qualquer um dos outros, frustra os esforços de todos os pesquisadores pré-bióticos em alcançar resultados essencialmente significativos. Todos os compostos de carbono que possuem quatro grupos diferentes ligados criam um centro de assimetria. Isso permite que exista uma molécula irmã formada pelos mesmos grupos com uma configuração de imagem de espelho. Os dois compostos assim formados apresentam propriedades químicas idênticas e geralmente só podem ser separados de seu irmão gêmeo ótico usando filtros de sistemas biológicos.

Tais estereoisômeros são uma dificuldade para os pesquisadores da origem da vida. Nos sistemas vivos, só um dos estereoisômeros é utilizado. Nos aminoácidos, a forma utilizada é sempre a forma l e nos açucares é a forma d. Porém, quando moléculas são sintetizadas no laboratório ou sob condições que se acredita terem existido na terra primitiva, ambos isômeros são formados em quantidades iguais. Como então se pode explicar a predileção em se escolher um só dos isomêros (no caso dos aminoácidos, o isômero l para todos os 20) quando as propriedades são idênticas para todos? Já se investiram grandes esforços para tentar superar este problema, mas sem sucesso. Esperava-se que talvez as argilas pudessem discriminar os estereoisômeros, mas isso não aconteceu. Esta dificuldade não pode ser descartada. A menos que se encontre uma explicação para a escolha dos estereoisômeros, a única solução para o problema é a que eu creio estar correta em qualquer caso: existência de um planejamento.

Outro desafio complicado para todos os esquemas que explicam o surgimento de polímeros informativos, tanto proteínas como ácidos nucléicos, é a presença de reagentes competidores. Gould (1981) sugeriu que devem existir dez vezes mais aminoácidos não protéicos do que os que estão envolvidos na formação de proteínas (20). Como se tem pouco ou nenhum controle de que reações ocorrerão, a presença de espécies competidoras, sejam elas aminoácidos não protéicos ou bases não codificadoras, levará à ocorrência de danos no desenvolvimento sistemático de moléculas informativas. Além disso, mesmo que se tenha sucesso durante algum tempo no uso de bases ou aminoácidos corretos, as concentrações relativas das espécies competidoras aumentarão, piorando o problema com o decorrer do tempo. Quaisquer cálculos da probabilidade de originar alguma coisa que forem feitos serão muito subestimados, devido à incapacidade de quantificar e incluir as contribuições desses elementos.

O terceiro assunto eu chamo “o problema da proximidade”. Se um certo número de moléculas é necessário para produzir uma célula viva, não adiantaria nada se uma delas fosse produzida no Oceano Índico e a outra no Oceano Atlântico. O sistema de moléculas que formará a célula viva deve estar no mesmo local e ao mesmo tempo. Devido a este motivo, os sistemas associados com partículas de argila foram muito favorecidos na comunidade abiogênica. Mas, mesmo que as partículas de argila sejam catalisadores úteis, falta demonstrar que todos os componentes necessários para uma célula poderiam ser produzidos espontaneamente em um único local. Naturalmente, até que demonstremos quais são os requerimentos mínimos que constituem uma célula viva, aqueles que desejarem podem continuar chamando as partículas de argila de vivas. Eu tenho padrões superiores, já que os primeiros modelos de células vivas parecem ser tão complexos quanto às formas modernas.

Pode a Vida se Originar de Uma “Sopa Orgânica”?

O que é a vida? Esta é uma pergunta importante. Se existe no mundo atual uma continuidade que parte do não vivo para o vivo, então talvez não seria muito difícil visualizar coisas não vivas ultrapassando a fronteira. O que constituiria uma célula viva? Que critérios devem ser atingidos?

1. Ela deve ter integridade - deve ser uma entidade contida em si mesma.

2. Ela deve ser limitada - deve deixar um recipiente que é parte da entidade.

3. Ela deve ser capaz de se reproduzir, a parte contida e o recipiente.

4. Ela deve ser capaz de importar material e energia.

5. Ela deve ser capaz de produzir moléculas não derivadas do seu ambiente.

Esta lista poderia ser estendida infinitamente, mas por hora vamos ficar só com estas. Analisemos a terceira propriedade, a da reprodução. Qual é o nível mínimo de informação necessário para capacitar uma célula a se reproduzir? De onde veio esta informação? Podem-se utilizar várias abordagens para esta pergunta. Provavelmente a abordagem mais válida vem do estudo do organismo menos complexo de todos os seres de vida livre. Tais estudos fornecem estimativas que vão de várias centenas de milhares a vários milhões de bits de informação (i.e. 100.000-1.000.000 de nucleotídeos). Outros insistem em uma abordagem empírica reducionista como sendo mais racional - o que uma célula precisa para se reproduzir, como um mínimo absoluto. Várias estimativas dependem em grande parte do estado de otimismo do autor envolvido, mas, a não ser em casos de extrema ingenuidade, as estimativas giram em torno de 100 proteínas com funções específicas de duplicação, transcrição ou tradução. Fabricar proteínas de forma reproduzível requer informações complexas, e esta informação deveria estar primeiramente disponível na forma de DNA ou RNA. Mas já que o conteúdo de informação do DNA ou RNA se aproxima do das proteínas produzidas pelo DNA/RNA, os problemas são semelhantes em ambos os casos.

Como é um caso mais claro, consideraremos primeiramente os problemas associados com a criação de uma proteína, e, particularmente, uma única proteína, o citocromo C. O citocromo C será um exemplo útil, já que está amplamente distribuído na natureza, e é a proteína mais bem seqüenciada. Devido ao fato de estar presente em praticamente todos os organismos, ela teria que estar entre as primeiras proteínas celulares. O citocromo C consiste em uma seqüência de mais ou menos 110 aminoácidos e já foram seqüenciados citocromos C de mais de 100 organismos. Portanto, para esta proteína, podemos ter uma estimativa razoavelmente sofisticada do que seria necessário para produzir uma molécula funcional. No local de cada um dos 110 aminoácidos podemos determinar quais substituições são permitidas ao longo do espectro total das proteínas seqüenciadas. Por exemplo, na posição 93, o aminoácido presente pode ser Phe, Met, Ile ou Leu. Cada uma destas variantes da proteína citocromo C é totalmente funcional, portanto, podemos dizer que pode resultar uma proteína funcional do uso de qualquer destes quatro aminoácidos na posição 93. Um cálculo semelhante para cada posição dos aminoácidos pode nos fornecer uma probabilidade mínima, muito útil, de se obter um citocromo C após permutações randômicas de aminoácidos. Cálculos cuidadosos feitos por Hubert Yockey (1992) demonstram que uma molécula de citocromo C funcional poderia ser obtida em somente 2x1075 tentativas, caso todos os aminoácidos presentes estivessem em quantidades equimolares e não houvesse moléculas competidoras nem estereoisômeros. Se for aceita a estimativa otimista de Sagan de 1044 aminoácidos presentes em sua “sopa primordial” e se pudéssemos simultaneamente adicionar um novo aminoácido a cada uma das 1044 cadeias em formação, um por segundo, prosseguindo somente até haver uma falha, seriam necessários somente 1023 anos para se ter uma probabilidade de 95% de obter uma molécula funcional de citocromo C neste sistema. Isto é dez trilhões de vezes mais do que a idade que é geralmente aceita para o universo. O citocromo C é uma molécula bem liberal comparando com, digamos, a proteína histona A3, que é tão invariável que somente três aminoácidos são diferentes entre a histona A3 da ervilha e a do homem. Para produzir uma única proteína histona correta neste mesmo sistema, seriam necessários quase 1060 anos no nível de 95% de probabilidade confiável, se fossem formadas apenas ligações alfa, se somente l-aminoácidos estivessem presentes, se não houvesse aminoácidos não-protéicos competidores e se tivéssemos um sistema onde tais tentativas pudessem ser realizadas. Em ambas estórias estamos supondo que temos este sistema, mas já vimos que, na verdade, não o possuímos. Em resumo, não é possível realizar a síntese de proteínas ou ácidos nucléicos contendo informações.

Entramos então num impasse. Até este ponto vasculhamos tudo cuidadosamente, à procura de qualquer solução possível para o dilema da origem da vida. Mesmo se expandirmos os cálculos de probabilidade com todas as substituições funcionais possíveis para a proteína que mais conhecemos, podemos ver que é praticamente impossível, mesmo sob as condições mais otimistas e irreais.

Como, então, podemos produzir uma célula viva? Não conseguimos nem mesmo produzir uma única proteína funcional! Ou paramos aqui, ou prosseguimos enterrando ainda mais os argumentos da origem abiogênica. Nós iremos continuar!

Origem das Células

O que é necessário? A célula é definida como uma unidade viva autoduplicante, capaz de crescimento, metabolismo e outras funções associadas à vida. Iremos enfocar o aspecto da autoduplicação da célula para que se possa determinar a possibilidade de uma célula ter surgido por acaso. Se pudermos visualizar os requisitos mínimos, podemos então questionar se tal entidade seria capaz de se auto-originar. Os requisitos são formidáveis - primeiro, precisamos ter a informação necessária para a construção celular, já que, sem informação, a construção celular e a própria vida são impossíveis. Todas as células vivas contêm informações precisas sobre a sua composição e divisão, armazenadas sob a forma de DNA. Este DNA é a representação molecular das informações codificadas para o processo e estrutura da vida. Podemos argumentar, sem base, sobre de onde se originou esta informação, mas a experiência humana e análises cibernéticas nos confirmam que a informação provém de um informante, criando assim a necessidade de um doador de informações. Um grande número de cientistas respeitados, incluindo o astrônomo Hoyle, o paleontólogo Patterson, o cibemeticista Yockey e outros chegaram a conclusões semelhantes por razões muito diferentes. Ainda assim persiste a crença de que, se houvesse condições adequadas e a quantidade de tempo necessária, qualquer coisa seria possível. Analisaremos então tal proposição para testar a sua validade.

Vamos perguntar quais são os requisitos mínimos para se obter uma célula viva. Todas as células precisam ter uma membrana constituída, nos casos mais simples, de lipídeos do tipo triglicerídeos ou fosfoglicerídeos associados a proteínas especializadas, que estabilizam a membrana e asseguram a sua integridade estrutural. Pode-se observar a formação espontânea de bi-camadas lipídicas em estruturas esféricas semelhantes a células. Assim, poder-se-ia concluir que a presença de fosfolipídios no mar pré-biótico asseguraria que o invólucro das células estaria presente.

Mas o caso não é tão simples. É extremamente difícil de se produzir ácidos graxos, o componente primário de todas as membranas celulares, sob condições abiogênicas, mesmo em atmosferas reduzidas. E, mesmo se tais moléculas fossem produzidas, cátions bivalentes tais como Mg++ e Ca++ iriam se combinar com os ácidos graxos fazendo com que se precipitassem para o fundo do mar e fossem incorporados aos sedimentos pré-cambrianos. Assim, mesmo se tivessem sido inicialmente formados, eles não estariam disponíveis para a formação de membranas. Estas são moléculas complexas que certamente não seriam nada comuns sob as condições primitivas da terra. Assim, é muito improvável a existência de membranas celulares. Mas o problema vai mais além, já que as membranas fosfolipídicas são impermeáveis à maioria das moléculas que a célula precisaria para crescer. As membranas nas células modernas driblam este problema tendo como componentes integrais proteínas muito sofisticadas, que admitem seletivamente as moléculas desejadas. Claro que não é concebível que tais proteínas estivessem à disposição da primeira protocélula. Assim, a existência de uma membrana celular retardaria o desenvolvimento de uma protocélula, porém, sem uma membrana não pode haver célula. Mais uma questão complexa. E agora?

Vamos tentar uma nova abordagem - esqueça a célula, esqueça a membrana - o que seria necessário, no mínimo, só para produzir uma molécula de proteína? Poderíamos imaginar proteínas menores do que as atuais, digamos, com 100 aminoácidos de comprimento, utilizando menos de 20 dos aminoácidos protéicos, um sistema primitivo de polimerase, talvez apenas 100 proteínas específicas no total, ou mesmo só 80. Vamos supor que os aminoácidos não protéicos pudessem ser utilizados, e também os enantiômeros. Todas estas suposições são ridículas. Não temos os materiais para começar, nem mesmo os materiais corretos. Não temos idéia alguma de como poderíamos produzir um polímero de 100 aminoácidos sob condições pré-bióticas. Não há possibilidade alguma de que estas condições extremamente desfavoráveis pudessem produzir um sistema autoduplicante. Mas, já que estamos neste jogo, vamos piorá-lo ainda mais. Das 80 proteínas que dissemos serem necessárias, vamos permitir que as primeiras 60 tenham qualquer seqüência de aminoácidos. Das 20 proteínas restantes, a primeira tem um aminoácido específico, e os 99 restantes podem ser de qualquer tipo. A segunda tem 2 aminoácidos específicos e assim por diante, até que a vigésima tenha 20 aminoácidos específicos. Permitiremos que o oceano tenha 6 km de profundidade, cobrindo toda a terra, e que a concentração de aminoácidos seja de 1 molar para cada tipo. Dividiremos o oceano em parcelas de 1 litro e vamos considerar a façanha realizada quando qualquer um dos litros produzir todas as proteínas necessárias. Permitiremos que as proteínas sejam produzidas a uma velocidade de um milhão de tentativas por litro por segundo. Vamos admitir a mesma probabilidade para os ácidos nucléicos. Com todas estas suposições feitas a favor para produzir nossa célula primitiva extremamente liberal, nós só conseguiremos alcançar este objetivo, com 50% de probabilidade, uma vez em 10186 anos.

Naturalmente, esta cifra é incompreensível. Para lhe dar uma idéia de quão incompreensível, vou usar a seguinte ilustração. Uma ameba está de um lado do universo e começa a caminhar para o outro lado, distante 100 trilhões de anos luz. Ela viaja na velocidade de um metro por bilhão de anos e carrega um átomo consigo. Quando ela atinge o outro lado, descarrega o átomo e começa a caminhada de volta. Em 10186 anos, a ameba terá transportado toda a massa do universo de um lado para o outro, trilhões trilhões trilhões trilhões trilhões trilhões trilhões de vezes. Esta é a minha definição de impossível. E o que resultaria se o experimento fosse bem sucedido não seria uma célula viva, nem mesmo uma combinação promissora. A origem espontânea da vida em uma terra pré-biótica é IMPOSSÍVEL!

Alternativas para a Abiogênese

Quais são as alternativas? Várias foram propostas:

1. Origem em outro planeta. No que isso ajuda? Já investigamos as melhores condições possíveis e descobrimos que elas não são produtivas. Jogar o problema para outro local é admitir a falha.

2. Predestinação bioquímica. Uma tentativa de atribuir as propriedades dos sistemas vivos às moléculas das quais eles são formados. Um livro popular de 1969 com este título sugeria tal cenário. Esta linha tem sido abraçada por teóricos e sociobiologistas. Definitivamente, a viabilidade de um modelo não deve depender do fato de ele ser um conceito atrativo, mas do fato de ser ele verdadeiro. Não existe evidência de que precursores biológicos sejam energizados para produzir células vivas. Um dos autores do livro, Dean Kenyon, agora é um criacionista.

3. Criação por um poder inteligente que está fora de nossa esfera de investigação. Esta possibilidade é melhor investigada ao se considerar quais alternativas existem. Nós já fizemos isso. Se alguém estiver procurando a verdade, não pode excluir arbitrariamente esta possibilidade.

À luz destas alternativas, o conceito da criação se toma extremamente atrativo, não só como uma alternativa, mas como a única alternativa razoável. Só alguém que não quer admitir a possibilidade de uma Inteligência Superior excluiria esta consideração. Esta conclusão ao menos faz sentido à luz das muitas observações que consideramos, pois explica a fonte da informação, a razão da sincronicidade dos estereoisômeros, o arranjo não casual do código genético e as respostas dos insondáveis mistérios de quem veio primeiro, as proteínas ou o código genético. Os cientistas devem dar boas-vindas a uma solução que traz entendimento e ordem ao caos. Os cientistas devem ser os primeiros a dar boas-vindas ao seu Criador!

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Abelson, P. H. (1966). Chemical events on the primitive Earth. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 55: 1365-72.

Brooks, J. & Shaw, G. (1973). Origin and Development of Living Systems. London; New York; Academic Press.

Cairns-Smith, A. G.. (1982). Genetic Takeover and the Mineral Origin of Life. Cambridge; London; New York: Cambridge University Press.

Day, W. (1984). Genesis on Planet Earth. New Haven; London: Yale University Press.

Delbruck, M. (1986). Mind from Matter? An Essay on Evolutionary Epistemology, eds G. S. Stent, E. P. Fischer, S. W. Golomb, D. Presti & H. Seiler. Palo Alto; Oxford; London: Blackwell.

Gould, S. J., Luria, S. E., and Singer, S. (1981). A View of Life. Menlo Park, California: Benjamin/Cummings.

Hulett, H. R. (1969). Limitations on prebiological synthesis. Journal of Theoretical Biology 24, 56-72.

Hull, H. E. (1960). Thermodynamics and kinetics of spontaneous generation. Nature 186, 693-4.

Joyce, G. F. and L. E. Orgel (1993). Prospects for understanding the origin of the RNA World. In The RNA World, ed. R. F. Gesteland and J. F. Atkins. New York: Cold Spring Harbor Press.

Lazcano A, and S. L. Miller (1996). The Origin and Early evolution of life: Prebiotic chemistry, the pre-RNA world, and time. Cell 85:793-798.

Pflug, H. D. (1984). Early earth geological record and the origin of life. Naturwisschenschaften 71, 63-8.

Schidlowski, M. (1986). Archean atmosphere and evolution of the terrestrial oxygen budget. In The Early History of the Earth, ed. B. F. Windley. London; New York: John Wiley & Sons.

Schopf, J. W. (1972). Precambrian Paleobiology. In Exobiology, ed. C. Ponnamperuma. Amsterdam; London: North-Holland.

Shapiro, R. (1986). Doubt and uncertainty; Bubbles, ripples and mud. In Origins, A Skeptic’s Guide to the Creation of Life on Earth, Chapter 8, pp. 190-224. New York: Summit Books.

Shapiro, R. (1986). Prebiotic ribose synthesis: a critical analysis. Origins of Life 18, 71-85.

Sillen, L. G. (1965). Oxidation state of Earth’s ocean and atmosphere, Arkiv for Kemi 24, 431-56.

Walker, J. C. G. (1976). Implications for atmospheric evolution of the inhomogeneous accretion model of the origin of the Earth. In The early History of the Earth, ed. B. F. Windley. London; New York: John Wiley & Sons.

Walker, J. C. G. (1977). Evolution of the atmosphere. New York: Macmillan.

Woese, C. R. (1979). A proposal concerning the origin of life on the planet Earth. Journal of Molecular Biology 13, 95-101.

Yockey, H. P. (1992). Information theory and molecular biology. Cambridge; New York; Oakleigth: Cambridge University Press.

Yuasa, S., Flory, D., Basile & Oro, J. (1984). Abiotic synthesis of purines and other heterocyclic compounds by the action of electrical discharges. Journal of Molecular Biology 21, 76-80.


terça-feira, 8 de dezembro de 2009

Uma proposição naturalista



Durante séculos as explicações para o origem da vida situavam-se nos terrenos da lenda e do fantástico. A primeira teoria foi esboçada em 1828, quando Wöhler sintetizou uma substância orgânica, a uréia. A questão, porém, só foi definitivamente resolvida em 1967, quando Kornberg e Goulian conseguiram sintetizar o portador do código genético: o DNA.

Até a década de 50, as preocupações quanto à origem da vida eram consideradas assunto especulativo, incapaz de levar a conclusões mais decisivas. Era comum que posições religiosas e dogmáticas impedissem uma abordagem científica do tema. Hoje, não só muitas perguntas relativas à origem dos seres vivos foram respondidas como incontáveis experimentos de laboratório reproduziram condições supostamente vigentes na época. Obteve-se assim um conjunto de informações que permitiu formular teorias coerentes e plausíveis.

Os "tijolos" básicos
A Terra formou-se há cerca de quatro a cinco bilhões de anos. Há fósseis de criaturas microscópicas de um tipo de bactéria que prova que a vida surgiu há cerca de três bilhões de anos. Em algum momento, entre estas duas datas - a evidência molecular indica que foi há cerca de quatro bilhões de anos - deve ter ocorrido o incrível acontecimento da origem da vida.

Entretanto, antes de surgir qualquer forma de vida sobre a Terra não havia o oxigênio atmosférico (que é produzido pelas plantas), mas sim vapor d'água. É provável que no princípio a atmosfera da Terra contivesse apenas vapor d'água (H2O), metano (CH4), gás carbônico (CO2), hidrogênio (H2) e outros gases, hoje abundantes em outros planetas do sistema solar.

Nesse ambiente, surgiram espontaneamente os "tijolos" químicos que formam as grandes moléculas da vida. Esses "tijolos" são: os aminoácidos, que formam as proteínas; os ácidos graxos, que compõem as gorduras; e os açúcares, que constituem os carboidratos. Carboidratos e gorduras são compostos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Das proteínas faz parte também o nitrogênio.

Quando a vida se formou, há 3,5 bilhões de anos, o ácido desoxirribonucleico, o DNA (acima, um modelo molecular), funcionou como elemento seletivo na manutenção da individualidade dos seres vivos.
Algumas provas da existência, na atmosfera primitiva, de água, hidrogênio, metano e amoníaco são fornecidas pela análise espectroscópica das estrelas; outras, pela observação de meteoritos provenientes do espaço interestelar. A análise das estrelas revela também a existência, em vários pontos do Universo, de pequenas moléculas orgânicas que estariam numa etapa primitiva de formação da vida.

Os químicos reconstruíram em laboratórios, a nível experimental, estas condições primitivas, misturando os gases adequados e água num recipiente de vidro e adicionando energia, através de uma descarga elétrica. Desta forma, sintetizaram substâncias orgânicas de forma espontânea. É claro que o fato de as moléculas orgânicas aparecerem nesse caldo primitivo não seria suficiente. O passo mais importante foi o aparecimento de moléculas que se autoduplicavam, produzindo cópias de si mesmas.

Outro passo importante foi o aparecimento de estruturas anteriores às membranas, que proporcionaram espaços circunscritos onde aconteciam as reações químicas. Pode ter sido pouco depois deste estágio que criaturas simples, como as bactérias, deram lugar aos primeiros fósseis, há mais de três bilhões de anos.


Numa experiência pioneira, no início dos anos 50, o cientista americano Stanley Miller recriou a provável atmosfera primitiva. Misturou num recipiente hermeticamente fechado hidrogênio (H2), vapor d'água (H2O), amônia (NH3) e metano (CH4).

Fez passar através dessa mistura fortes descargas elétricas para simular os raios das tempestades ocorridas continuamente na época e obteve então aminoácidos - "tijolos" básicos das proteínas. Outras experiências testaram os efeitos do calor, dos raios ultravioleta e das radiações ionizantes sobre misturas semelhantes à de Miller - todas simulando a atmosfera primitiva.

O canibalismo inicial
No início, grande número de lagoas e oceanos foi se convertendo numa "sopa" de "tijolos da vida". Como não existiam ainda os seres vivos para comê-los, nem oxigênio livre para decompô-los, sua concentração só aumentava. A energia necessária à combinação entre essas pequenas moléculas (que leva à síntese de grandes moléculas como proteínas, gorduras e carboidratos) era proveniente sobretudo do calor do Sol, mas também da eletricidade.

O problema da síntese das grandes moléculas subdivide-se em dois, interdependentes: o primeiro trata apenas do aparecimento das moléclas que se conhecem atualmente; o segundo refere-se ao modo pelo qual se deu a passagem do estado de uma simples "sopa" de moléculas orgânicas para o aparecimetno de formas celulares organizadas.


O problema de como se formaram os tijolos da vida não se resolve pelo simples aparecimento de hidrogênio e de compostos de carbono e nitrogênio. Era preciso que eles se tivessem combinado de uma certa maneira.
Para o primeiro problema, a resposta é aparentemente paradoxal. Imaginemos uma pequena proteína formada por cinqüenta aminoácidos, de vinte variedades. Desmontando-se essa proteína e reagrupando-se seus aminoácidos, de todas as formas possíveis, isso resulta num número altíssimo: a unidade seguida de 48 zeros. Portanto, se nos mares primitivos eram possíveis todas as combinações (e eram, sem dúvida), por que razão vingaram as que produziram a vida? O paradoxo está em que vingaram exatamente porque produziram vida.

Apareceram macromoléculas de diversos tipos, mas as que conseguiram organizar-se em pequenas unidades autoreprodutoras (como o DNA) usaram as outras como alimento. Isso permite saber que tipo de seres povoou primeiramente o Universo. Foram os heterótrofos, seres vivos, como animais e fungos, que comem outros seres vivos. Só depois surgiram os seres autótrofos, aqueles que, como as plantas, sintetizam seu próprio alimento.

Os primeiros seres vivos, unicelulares e muito simples, começaram a obter sua energia da ruptura das moléculas da "sopa" à sua volta; esgotada esta, passaram a tirar energia de outros seres vivos. Mas nesse ponto já deviam encontrar-se num estágio de complexidade que permitia o aproveitmanto das reações fotoquímicas: se não tivessem existido, nesta fase, seres capazes de explorar a luz solar, o período inicial de canibalismo teria acabado com a vida incipiente.

Assim, a resposta para o primeiro problema - por que vingaram apenas certos tipos de macromoléculas - depende da resolução do segundo: como apareceram indivíduos que eliminaram aqueles incapazes de formar seus próprios sistemas de auto-reprodução.

Gotículas de coacervado obtidas artificialmente e fotografadas ao microscópio sugerem como devem ter se organizado as substâncias orgâmicas nos mares primitivos para o aparecimento das primeiras formas de vida.

A individualização
Primeiro, é preciso entender como surgiram as primeiras macromoléculas não dissolvidas no ambiente, mas agrupadas numa unidade constante e auto-reprodutora. O cientista soviético Alexander Oparin foi o primeiro a dar uma resposta aceitável: com raríssimas exceções as moléculas da vida são insolúveis na água e, nela colocadas, ou se depositam ou formam uma suspensão coloidal, o que é um fenômeno de natureza elétrica. Há dois tipos de colóides: os que não têm afinidade elétrica com a água e os que têm afinidade. Devido a essa afinidade, os colóides hidrófilos permitem que se forme á volta de suas moléculas uma película de água difícil de romper.

Existe ainda um tipo especial de colóide orgânicos. São os coacervados: possuem grande número de moléculas, rigidamente licalizadas e isoladas do meio ambiente por uma película superficial de água. Desse modo, os coacervados adquirem sua "individualidade".

Tudo era favorável para que na "sopa" oceânica primitiva existissem muitos coacervados. Sobre eles atuou a seleção natural: somente as gotas capazes de englobar outras, ou de devorá-las, puderam sobreviver. Imagine um desses coacervados absorvendo substâncias do meio exterior ou aglutinando outras gotas. Ele aumenta e ao mesmo tempo que engloba substâncias elimina outras. Esse modelo de coacervado, que cresce por aposição, não bastaria, porém, para que a vida surgisse.

Era preciso que entre os coacervados aparecesse algum capaz de se auto-reproduzir, preservando todos os seus componentes. A esta etapa do processo evolutivo, a competição deve ter sido decisiva. As gotas que conseguiram auto-reproduzir-se ganharam a partida. Elas tinham uma memória que lhes permitia manter sua individualidade. Era o ácido desoxirribonucleico (DNA). As que não eram governadas pelo DNA reproduziram-se caoticamente.


Enfim, pode-se caracterizar os primeiros seres vivos como:

· simples

· unicelulares

· abiogenéticos

· heterótrofos

· fermentadores

· anaeróbicos.

"Dicionário"

Abiogênese: teoria de origem da vida baseada na geração espontânea, sendo que um ser não vivo trsnformaria-se em um ser vivo através de um princípio ativo. Foi defendida por grandes cientistas como Aristóteles, Van Helmont, Newton, Harwey, Descartes e John Needham.
Autótrofo: ser capaz de sintetizar seu próprio alimento, através da fotossíntese.
Biogênese: teoria de baseada na origem de um ser vivo apenas oriundo de outro ser vivo. Defendida por Francisco Redi, Lázaro Spallanzani e Louis Pasteur.
Coacervado: é um aglomerado de moléculas proteicas circundadas por uma camada de água; foram, possivelmente, as formas mais próximas dos primeiros seres vivos.
Cosmozoários: são os primeiros seres do planeta, vindos de outros planetas do Sistema Solar.
Criacionismo: teoria religiosa sobre a origem da vida, baseada na criação divina dos seres, Adão e Eva.
Fermentador: ser que realiza fermentação para obtenção de energia.
Heterótrofo: ser incapaz de sintetizar seu próprio alimento.
Panspermia cósmica: teoria de Arrhenius sobre a origem da vida, baseada no surgimento da vida em outro planeta, sendo que os cosmozoários teriam alcançado a Terra através de meteoritos.
Unicelular: ser constituído de uma única célula

Quem foi ...

Francisco Redi?
Cientista que demonstrou que os vermes da carne em putrefação eram originados de ovos deixados por moscas e não da transformação da carne.

Lázaro Spallanzani?
Cientista que demonstrou que o aquecimento de frascos até a fervura (esterilização), se mantidos hermeticamente fechados, evitava o aparecimento de micróbios.

Louis Pasteur?
Cientista que demonstrou que germes microscópicos estão no ar e com experências com frascos tipo "pescoço de cisne demonstrou que uma solução nutritiva, previamente esterilizada, nmantém-se estéril indefinidamente, memso na presença do ar (pausterização).

Alexander Oparin?
Cientista que desenvolveu a teoria de que a vida teria surgido de forma lenta e ocasional nos oceanos primitivos. Os gases existentes na atmosfera primitiva eram provenientes da ação vulcânica e entre eles não havia oxigênio.

Stanley Miller?
Cientista que comprovou a teoria de Oparin em laboratório, demonstrando a possibilidade da formação de moléculas orgânicas na atmosfera primitiva e sem a participação direta de um ser vivo.