Contrariamente ao que se pensava até meados do século XX, a Abiogénese (origem de Vida a partir de matéria não viva) parece cada vez mais provável à medida que a ciência progride.
Podemos até ter sido herdeiros de Panspérmia, mas isso ainda não foi confirmado.
Vamos aos fatos.
O que temos encontrado no espaço
Em 2016 a sonda espacial Rosetta da Agência Europeia do Espaço descobriu Glicina (um Aminoácido) e Fósforo (um componente essencial dos RNA e DNA e das membranas celulares) no Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko onde tinha pousado o módulo Philae.
Em 2019 a sonda Hayabusa2 da Agência Espacial Japonesa, coletou amostras do asteroide 162173 Ryugu contendo Ácido Fórmico (HCOOH) e Ácido Acetico (CH₃COOH) assim como Ureia ((NH₂)₂CO).
Em 2023 a missão OSIRIS-REx da NASA trouxe amostras do asteroide Bennu para a Terra, fornecendo a maior amostra de asteroide já coletada e que continha milhares de compostos orgânicos, incluindo Aminoácidos (como Adenina, Guanina, Citosina e Uracil), que são as moléculas que constituem as proteínas, bem como as Nucleobases, os componentes fundamentais dos RNA e DNA, assim como vários Álcoois e Hidrocarbonetos como o Metanol (CH₃OH), Formaldeído (CH₂O) e Metano (CH₄).
Mas há muito que a radioastronomia tem detectado centenas de compostos orgânicos no espaço, desde:
- Moléculas simples como Formaldeído (CH₂O), Etanol (C₂H₅OH), Ácido Fórmico (HCOOH), Metanol (CH₃OH) e Ácido Acético (CH₃COOH);
- Hidrocarbonetos dos pequenos CCH, C₃H, and C₄H aos maiores como o Pireno;
- Moléculas mais complexas como Cyanocoronene, e ainda maiores PAH (Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos) com sete aneis de Benzeno e um grupo grupo Ciano e outras moléculas orgânicas complexas incluem o Cianeto de Vinilo (CH₂CHCN) e o Cianeto de Isopropilo (i-C₃H₇CN);
- Moléculas relevantes para a Vida como Aminoacetonitrila (NH₂CH₂CN) (um precursor do aminoácido Glicina), Glicol Aldeído (um açúcar simples) e Etilenoglicol (um ingrediente anticongelante).
Então meu caro perguntador, todos os Aminoácidos, assim como todas as Nucleobases e até o ATP (a molécula biológica que armazena energia para o metabolismo nas células) já surgiram expontaneamente no espaço que nem na atmosfera primitiva da Terra.
As experiências aqui na Terra
A Experiência de Miller-Urey, realizada entre 1952 e 1953, foi um famoso experimento científico que simulou as condições da Terra primitiva para testar a hipótese de que a Vida poderia ter surgido a partir de matéria inorgânica e produziu Aminoácidos e outras moléculas orgânicas essenciais à Vida, fornecendo as primeiras evidências experimentais de que isso era possível e dando início ao campo da química prébiótica. Só nessa experiência foram sintetizados 11 aminoácidos diferentes.
Desde então têm-se repetido experiências de crescente complexidade no mesmo sentido.
Em 1992 o Bioquímico Irano-Americano Reza Ghadiri descobriu um Peptido (uma molécula formada por uma cadeia de 2 a cerca de 50 Aminoácidos) com somente 32 Aminoácidos de comprimento que na presença de fragmentos muito menores se auto-replicava.
Agora vejamos o que isto implica para as probabilidades nos antigos oceanos.
Baseado nos compostos organicos dissolvidos o número de possíveis moléculas do tipo dr Ghadiri seriam 6×10^40 e aí a probabilidade duma destas ser auto-replicante seria duns 1,1×10^42.
Daí a probabilidade Global de surgir "espontaneamente" um Peptido de Ghadiri auto-replicante resultaria em 1 em 17.
Não são probabilidades tão pequenas assim.
Mas atenção, isto para um oceano em particular.
Esse oceano não fica estático ao longo do tempo Paleológico.
A água é circulada por evaporação o que quebra as moléculas longas e deixa os pedaços para fazerem novas combinações.
Isto recicla um oceano inteiro de água em cerca de 3.200 anos ou 17 vezes em 54.400 anos.
Então podemos estimar que este Peptido auto-replicante pode ter aparecido bem rapidamente na História da Terra; tão cedo os oceanos se formaram e arrefeceram o suficiente para que longas e estáveis moléculas existissem.
E de fato é exatamente o que vemos na História da Terra.
A Vida surgiu quase imediatamente assim que a Terra arrefeceu.
Então a Abiogénese é possível.
É até provável.
E nem demorou muito.
Raciocinemos
A origem da Vida é bastante clara:
1º Os Lípidos, os Aminoácidos e outras moléculas orgânicas simples (isto é, à base de carbono) formam-se em qualquer lugar onde os elementos certos se reúnem nas circunstâncias certas, incluindo frequentemente, mas não se limitando necessariamente à presença de água líquida e energia. Este material é tão fácil de formar que cai do espaço em meteoritos e compõe vastas nuvens interestelares.
2º Os Lípidos, na ausência de Vida para os perturbar, formam microesferas auto-replicantes praticamente idênticas às membranas celulares vivas, mas mais simples, devido inteiramente a interações químicas.
3º A química também faz com que os Aminoácidos se liguem em Nucleótidos — os blocos de construção do DNA e do RNA. Sabemos isto porque encontramos todos os nucleótidos utilizados pela Vida na Terra e mais ainda nos corpos de meteoritos e nas amostras de asteróides. E sabemos que estes nucleótidos não vieram da Vida porque têm quiralidade (preferência por uma orientação) aleatória, ou seja, não têm a "lateralidade" consistente na estrutura que vemos na Terra e que a lógica exige que esteja presente em qualquer ecossistema vivo.
4º Quando estes Nucleótidos são concentrados em água salgada e expostos a ciclos repetidos de congelação e descongelação, podem unir-se em moléculas de RNA. E como o RNA é essencialmente um padrão de forma, uma vez formado, catalisa a formação de cópias de si próprio.
5º Mas, sem a sofisticação da verdadeira Vida, o processo de cópia é ineficiente e sujeito a erros.
Ora, há muitos passos entre estes factos e até à mais simples das coisas que consideraríamos Vida verdadeira, mais simples do que qualquer ser vivo de hoje.
Mas não se pode deixar de constatar que:
A) Uma vez que existam moléculas que se podem auto-replicar, por mais rudimentarmente que sejam, qualquer coisa que elas incorporem em si mesmas que as torne mais estáveis fará com que predominem, iniciando uma forma simples de evolução pré-biótica,
e
B) Se já descobrimos tantas formas pelas quais as moléculas se autorreplicam sem realmente nenhum esforço sério, provavelmente existem muitas, muitas outras.
E, repare, estamos a falar de química entre um punhado dos elementos mais abundantes do Universo.
Assim, neste ponto, é preciso falta de inteligência que impeça a razão simples, ou uma profunda obstinação, para não perceber que a Vida é uma consequência lógica necessária da química.
Em qualquer lugar do Universo onde as condições permitam que o tipo de reações químicas que vemos na Vida na Terra ocorram durante o tempo suficiente, deve surgir vida de natureza semelhante; seria literalmente necessária uma intervenção mágica para a impedir.
E isto é apenas Vida do tipo que vemos aqui — e o Universo, até a nossa pequena Galáxia, é muito, muito, muito grande.
Agora não se pense que a Vida poderia "nascer" mais do que uma vez num oceano.
Uma vez que um planeta esteja "vivo" não mais poderá emergir um novo tipo de Vida.
Afinal uma qualquer proto-vida emergente jamais sobreviveria hoje em dia.
Seria imediatamente deglutida e digerida pela pré-existente Vida.
E a Hipótese da Panspermia?
A Vida aparentemente usa os elementos que por acaso existem e são abundantes (Hidrogénio, Oxigénio, Carbono, Nitrogénio, Fósforo, Enxofre, Cálcio, Cloro, Potássio, Sódio, etc.) para construir as suas biomoléculas tais como RNA, DNA, ATP (o Fósforo é somente o 17º elemento mais comum a a sua distribuição é muito irregular pelo Universo), proteínas, carbohidratos, gorduras, etc.
Mas é a informação codificada nessas biomoléculas que faz a Vida funcionar: se alimentar, excretar, crescer e multiplicar enquanto reage ao seu ambiente.
Nenhum outro elemento é mais essencial para armazenar informação do que o Carbono — nas longas e complexas biomoléculas que permite e de que é a espinha dorsal.
Com base no Carbono é possível construir um conjunto de moléculas muito mais vasto do que com todos os outros elementos combinados — a versatilidade do Carbono é incomparável.
Mas para que as reações bioquímicas ocorram, é absolutamente necessário um meio líquido (no qual as biomoléculas se podem mover e interagir) — na Terra este papel é cumprido pela água.
Além disso, para que a Vida execute a infinidade de ações de que necessita sem falhar, é necessário um Genoma director (armazenando toda esta informação funcional).
No nosso planeta, os Genomas são feitos de RNA e DNA, o armazenamento e a distribuição de energia são feitos pelo ATP e a miríade de catálises químicas (os executores diretos) são as Proteínas, que são codificadas no Genoma.
Até o acto de construção de qualquer Proteína, transcrita do Genoma — o plano director de cada organismo — é feita por outras Proteínas.
Como é que os produtos químicos mortos sem Genoma se tornaram seres vivos com Genomas é um dos maiores enigmas da ciência.
Tanto as Proteínas como os Genomas são moléculas muito, muito longas, construídas a partir de blocos bastante complexos que são extremamente difíceis de serem montados por pura sorte.
Tentámos durante décadas replicar a receita primordial da vida.
Misturamos caldos quentes, enriquecidos com minerais e misturados com gases estranhos, e eletrocutámo-los com eletricidade, ou ultravioleta, depois reiniciamos a experiência e começamos tudo de novo com um novo punhado de ingredientes.
Aprendemos muito.
Aprendemos que os Aminoácidos são fáceis de produzir de raiz.
Aprendemos que vias metabólicas complexas podem surgir de uma mistura aparentemente aleatória de ingredientes.
Ficámos a saber que as enzimas ribonucleicas de cadeia simples, uma vez construídas, podem replicar-se indefinidamente.
Mas nenhuma das nossas experiências produziu o primeiro organismo unicelular.
Nunca surgiu vida no tanque experimental.
É verdade que lá por considerarmos extremamente difícil reunir vida em laboratório através de tentativas e erros, não significa necessariamente que a Natureza também acha isso difícil.
Como é que os primeiros seres vivos atravessaram o fosso desde a matéria morta em menos de algumas centenas de milhões de anos?
Uma coisa sabemos: os Genomas têm uma espécie de relógio de complexidade.
Pense nos Genomas como longos textos de instruções biológicas escritos em letras básicas.
Desde bactérias, vermes, peixes, girinos, dinossauros, mamíferos até aos Seres Humanos, os Genomas funcionais (as partes que codificam biomoléculas e ações) têm crescido continuamente ao longo de milhares de milhões de anos à medida que a vida se tornou cada vez mais complexa — e estes parecem ter vindo a aumentar de tamanho a uma taxa bastante constante:
Simplificando, o Genoma funcional dos peixes é mais do dobro do genoma dos vermes; o nosso Genoma funcional é cerca de duas vezes maior que o dos peixes e assim sucessivamente.
Parece que os Genomas têm duplicado de tamanho, em média, aproximadamente a cada 350 milhões de anos.
Podemos usar os tamanhos funcionais dos Genomas como uma espécie de relógio exponencial.
Mas surge algo de estranho ao seguirmos esta abordagem.
Os primeiros e mais simples Procariontes que surgiram na Terra já tinham um Genoma bastante longo e complexo.
Como poderia a vida atingir tal complexidade aparentemente de forma quase instantânea?
Se extrapolarmos estes relógios exponenciais dos Genomas para o passado, para o micróbio mais simples imaginável — contendo um mínimo de letras — recuaremos 10 mil milhões de anos.
Isto é mais do dobro da idade da Terra, o que significaria que a Vida começou antes da formação da Terra — algures no espaço, talvez?
Isto pode explicar duas coisas:
- por que razão a Vida começou a prosperar na Terra assim que o planeta foi formado, e
- o elevado nível de complexidade da primeira Vida na Terra.
Pode já ter estado presente no espaço, à espera de um meio líquido e da temperatura certa para germinar e se desenvolver — tal como uma semente.
Isto é o ressuscitar da velha hipótese da Panspermia: que a Vida existe em todo o Universo, abrigada em poeira espacial, meteoróides, asteróides, cometas e planetóides; que a Vida não teve origem aqui, mas evoluiu noutro lugar e acabou semeando a Terra.
A Vida já poderia ter sido complexa porque poderia ter evoluído durante milhares de milhões de anos noutro lugar do Cosmos.
Poderá a Vida ser tão antiga?
Na verdade, a Vida poderia ter começado quase no início do próprio Universo.
Houve um tempo, nos primeiros anos do Cosmos, em que a temperatura universal era adequada à vida.
Logo após o Big Bang, o Universo era extremamente denso e quente — mas foi arrefecendo progressivamente.
Mas entre cerca de 10 e 100 milhões de anos após o Big Bang, a temperatura universal de fundo passou de 100ºC (373,15ºK) para 0ºC (273,15ºK), que é o intervalo da água líquida, depois para 195,5ºK ou Amoníaco líquido, depois para 90,4ºK.
Misturas de água e Amónía podem ter-se mantido líquidas até 199ºK, cerca de 100 milhões de anos após o Big Bang.
Hoje em dia a temperatura da fundo cósmico é de 2.725ºK — próxima do zero absoluto.
Mas durante este período do Cosmos inicial (10-100 milhões de anos de idade), todo o Universo — cada milímetro dele — podia suportar líquidos e algum tipo de vida.
Existiam elementos químicos como o Carbono e o Oxigénio? e as estrelas em cujos núcleo são forjados estes elementos?
Sim, existiram as primeiras estrelas gigantes com uma vida útil muito curta (apenas 2-3 milhões de anos e, boom, transformaram-se em Supernovas) que poderiam ter expelido elementos químicos mais pesados do que o Hidrogénio e o Hélio, formando nuvens de poeira que se fundiram em asteróides, planetesimais e os ingredientes de vida — especialmente em regiões onde a matéria era mais densa, como as protogaláxias.
Talvez o antecessor da Vida actual fosse exótico e prosperasse em líquidos igualmente exóticos a temperaturas muito baixas e decrescentes, fortemente mutado pelo ambiente de dura radiação, aquecendo-se sob o calor das primeiras estrelas, dando origem a modelos semi-minerais robustos que mais tarde semeariam o presentemente inóspito e frio Universo.
Durante um período que pode ter durado várias dezenas de milhões de anos, a Vida primordial pode ter surgido em qualquer rocha, mesmo entre as estrelas — semeando o Cosmos com os germes da Vida.
Depois, o Universo arrefeceu ainda mais e parte dessa química primordial poderá ter continuado nos primeiros planetóides, congelada em asteróides ou hibernando na poeira cósmica — pequenas sementes flutuando no Cosmos à espera de novos locais quentes e húmidos para continuarem a evoluir.
Se assim for, a Vida poderá ser encontrada no espaço sideral em todos os ambientes adequados.
Mas esse percurso validaria a visão de uma evolução contínua e constante em que todas as oportunidades fossem aproveitadas pela Vida — até mesmo todas as catástrofes planetárias poderiam ter provocado um salto em frente, acelerando a evolução ao limpar e redefinir nichos ecológicos — por exemplo, era necessário que os dinossauros morressem para que os mamíferos tivessem a sua oportunidade.
Recordando que o nosso planeta sofreu várias e vastas extinções e até um período de congelamento (Terra Bola de Neve), após a maior parte das quais o tamanho e a complexidade dos organismos aumentou consideravelmente — talvez como resultado de maiores pressões evolutivas “bombeando” a evolução.
Conclusão
A Natureza experimentou com incontilhões de moléculas nos oceanos primitivos. Os nossos laboratórios não têm nem essa vastidão nem cem mil anos para experimentar. Mas um dia a gente chega lá.
Quase certamente o que aconteceu foi o surgimento duma relativamente curta cadeia de RNA que conseguia se auto-reproduzir. Esta serviu de modelo e espécie de molde aos primeiros peptídeos (cadeia de aminoácidos, pré-proteínas) que a foram co-adjuvando, todos 'embrulhados' dentro duma membrana de lípidos (ou lipo-proteínas). Com o tempo o RNA (cadeia simples) evoluiu para DNA (cadeia dupla) que se reproduzia com o auxílio de proteínas que chamamos enzimas.
Actualmente quase todos esses passos evolutivos são razoavelmente compreendidos.
Hoje já todos os Aminoácidos, todas as Nucleobases, o ATP, (as pecinhas), já 'sairam' das simulações da Terra pré-biótica e a grande pesquisa é pelo hipotético LUCA — Last Universal Common Ancestor — um organismo ultra-simples com metabolismo e auto-reprodutor do qual toda a Vida na Terra descende.
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