É possível recriar o ‘soprojogo de casino betanoDeus’ e dar origem à vida?:jogo de casino betano

Ainda assim, sabemos que a Terra se tornou um local muito mais acolhedorjogo de casino betanorelativamente pouco tempo,jogo de casino betanotermos geológicos – “apenas” 200 milhõesjogo de casino betanoanos depois.

Os registros fósseis comprovam que o nosso mundo estava repletojogo de casino betanoorganismos unicelulares simples cercajogo de casino betano3,7 bilhõesjogo de casino betanoanos atrás. Mas como essas primeiras formasjogo de casino betanovida conseguiram sobreviver?

Existe um consensojogo de casino betanoque, para que exista vida, é preciso ter compostos orgânicos que contenham carbono, como metano, aliados à água e a uma fontejogo de casino betanoenergia. Esta faísca daria início às reações químicas necessárias para criar moléculas mais complexas, como aminoácidos – os blocosjogo de casino betanoconstruçãojogo de casino betanoproteínas – e RNA – um ácido nucleico presentejogo de casino betanotodas as células vivas com estruturas similares ao DNA.

Mas o que forneceu essa faísca – o chamado “soprojogo de casino betanoDeus”? E será que podemos recriar essas condições?

Relâmpagos e trovões

Uma hipótese é que a intensa radiação ultravioleta e os relâmpagos existentes no jovem planeta Terra podem ter fornecido a energia necessária para formar os aminoácidos e, posteriormente, moléculas como DNA e RNA nos oceanos.

Esta teoria recebeu apoiojogo de casino betano1952, quando o então estudantejogo de casino betanodoutorado Stanley Miller (1930-2007), da Universidadejogo de casino betanoChicago, nos Estados Unidos, associou-se ao Prêmio Nobeljogo de casino betanoQuímica Harold Urey (1893-1981), para tentar recriar as condições atmosféricas da Terra nos seus primórdios.

Eles injetaram amônia, metano e vapor d’águajogo de casino betanoum recipientejogo de casino betanovidro fechado e introduziram uma faísca elétrica através do beaker para simular um relâmpago. Surpreendentemente, formaram-se aminoácidos espontaneamente.

Mas pesquisas posteriores demonstraram que as condições atmosféricas do modelojogo de casino betanoMiller e Urey provavelmente não existiam na Terra naquela época. Outro problema é que a maior parte do planeta ficou cobertajogo de casino betanogelo por quatro bilhõesjogo de casino betanoanos e raramente existem relâmpagos nessas condições.

Mas Jeffrey Bada, ex-alunojogo de casino betanoMiller e professorjogo de casino betanoquímica marinha do Instituto Scrippsjogo de casino betanoOceanografiajogo de casino betanoSan Diego, nos Estados Unidos, acredita que os relâmpagos possam ter se formado nas nuvensjogo de casino betanocinza vulcânica. E existem boas razões para acreditar que essas condições produzem intensas tempestades com raios.

Em 2022, o vulcão subaquático Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, no sul do Oceano Pacífico, entroujogo de casino betanoerupção e liberou uma sériejogo de casino betanogases, cinzas e vaporjogo de casino betanoágua do mar a 52,8 kmjogo de casino betanoaltura na atmosfera. O resultado foi a surpreendente ocorrênciajogo de casino betano25.508 relâmpagosjogo de casino betanoapenas cinco minutos.

“Havia um grande númerojogo de casino betanopequenas ilhas vulcânicas nos primórdios da Terra”, afirma Bada. “Suspeito que esses vulcões entrassemjogo de casino betanoerupção com bastante violência e havia muitos deles.”

Os vulcões teriam lançado gases como hidrogênio e monóxidojogo de casino betanocarbono para a atmosfera. E, segundo Bada, os intensos relâmpagos que acompanhavam as erupções podem ter fornecido a faísca necessária para converter esses gasesjogo de casino betanoaminoácidos.

Em um estudo recente, Bada trabalhou com colegas da Universidadejogo de casino betanoMunique, na Alemanha, para simular relâmpagosjogo de casino betanoorigem vulcânicajogo de casino betanoum aparelho contendo monóxidojogo de casino betanocarbono e gás hidrogênio.

“Processei os resultados no meu laboratório e tenho bastante certezajogo de casino betanoque encontramos aminoácidos”, afirma o cientista.

Os aminoácidos teriam se formado inicialmente na atmosfera, antesjogo de casino betanocaírem sobre os flancos dos vulcões. Lá, eles podem ter sido levados pela água para pequenos lagos e lagoas, onde a vida teria melhores condiçõesjogo de casino betanose propagar.

Estas conclusões vêmjogo de casino betanoencontro aos argumentos já existentesjogo de casino betanoque a vida não poderia ter começadojogo de casino betanomar aberto, pois as substâncias químicas baseadasjogo de casino betanocarbono seriam imediatamente espalhadas, sem se aproximarem o suficiente para reagir com outras moléculas.

Já nas piscinas rasas, o calor do Sol evaporaria a água, concentrando substâncias como cianetojogo de casino betanohidrogênio, o que permitiria que elas se reunissem com mais frequência.

Os pesquisadores recriaram este processojogo de casino betanolaboratório, gerando com sucesso os três principais blocos molecularesjogo de casino betanoconstrução da vida – o DNA, as proteínas e os lipídios – a partirjogo de casino betanocianetojogo de casino betanohidrogênio. Mas alguns cientistas ainda estão céticos sobre esta teoria.

“Para mim, o problema com [a vida] começandojogo de casino betanopiscinas é que não há nelas uma força direcionadora óbvia”, segundo o professorjogo de casino betanobioquímica evolutiva Nick Lane, do University Collegejogo de casino betanoLondres (UCL). “A teoria é que a radiação UV poderia ter energizado moléculasjogo de casino betanocianeto, causandojogo de casino betanoreação, mas a quantidadejogo de casino betanocianeto que havia na Terra jovem é algo questionável.”

“Acredita-se que as primeiras formasjogo de casino betanovida tenham crescido a partirjogo de casino betanohidrogênio e dióxidojogo de casino betanocarbono, nãojogo de casino betanocianeto”, explica o professor, “e os processos químicos são totalmente diferentes,jogo de casino betanoforma que você não está partindo do mesmo ponto que deu origem à vida.”

Respiradouros hidrotérmicos

Lane acredita que respiradouros hidrotérmicos no fundo do oceano sejam uma fonte mais provável do início da vida.

Essas estruturasjogo de casino betanoformajogo de casino betanolabirinto são como um paraíso longe do mar aberto. Aqui, fluidos quentes ricosjogo de casino betanominerais borbulham atravésjogo de casino betanopequenas aberturas na crosta da Terra.

“Os respiradouros hidrotérmicos fornecem hidrogêniojogo de casino betanograndes quantidades e acreditamos que os primeiros oceanos fossem ricosjogo de casino betanoCO2”, explica Lane. “Por isso, os respiradouros podem ter sido a zonajogo de casino betanomistura ideal para que essas substâncias se reunissem.”

Quando o hidrogênio reage com CO2, ele forma ácidos carboxílicos. A partir deles, é possível criar cadeiasjogo de casino betanoácidos graxos – um componente importante das membranas celulares – e aminoácidos.

Os poros no centro dos respiradouros hidrotérmicos podem ter desempenhado papel fundamental na catálise da reação entre hidrogênio e CO2.

Lane explica quejogo de casino betanoestrutura é quase igual à das células, com uma membrana que contém mineraisjogo de casino betanoenxofre e ferro. E o lado externo dos poros também tem carga positivajogo de casino betanorelação ao lado interno, que é conhecido como gradientejogo de casino betanoprótons.

Este processo é o mesmo que ocorre nas células biológicas.

“Esta estrutura similar às células rompe eficientemente a barreira entre a reaçãojogo de casino betanohidrogênio e CO2”, segundo Lane. “Os dois são gases bastante estáveis – normalmente, eles não reagem com muita facilidade – mas a combinaçãojogo de casino betanomineraisjogo de casino betanoenxofre e ferro e gradientesjogo de casino betanoprótons causa ajogo de casino betanoreação.”

Na última década, pesquisadores começaram a demonstrar experimentalmente que substâncias pré-bióticas podem ser formadas sob condições hidrotérmicas.

Em 2019, Lane ejogo de casino betanoequipe do UCL chegaram a criar com sucesso “protocélulas” simplesjogo de casino betanoum ambiente similar ao dos respiradouros hidrotérmicos.

Lane tomou um grupojogo de casino betanoácidos graxos e álcoois graxos – que pesquisas anteriores demonstraram que podem ter se formado sob condições hidrotérmicas – e tentou fazer com que elas formassem espontaneamente uma membrana celular rudimentar. E, surpreendentemente, ele conseguiu.

“Conseguimos uma membrana com duas camadas e material aquoso no seu interior”, ele conta. “Concluímos que realmente era mais fácil fazer issojogo de casino betanocondições similares aos respiradouros hidrotérmicos. Você precisajogo de casino betanoalcalinidade, altas temperaturas e água salgada.”

Choquesjogo de casino betanometeoros

Outra teoria afirma que a quedajogo de casino betanometeoritos poderia ter fornecido a faísca que gerou a formação dos primeiros compostos orgânicos.

Os meteoritos contêm altos níveisjogo de casino betanometais como ferro, níquel, cobalto e urânio, frequentemente utilizados como catalisadores na Terra. E, quando um meteorito entra na atmosfera, ele se aquece e esses metais são oxidados.

“Nos primórdios da Terra, tínhamos uma atmosfera composta principalmentejogo de casino betanoCO2 e nitrogênio”, explica o professorjogo de casino betanoquímica orgânica Oliver Trapp, da Universidade Ludwig Maximilian,jogo de casino betanoMunique. “Por isso, imaginei que o CO2 pudesse ter sido ativado sob essas condições.”

Em um estudojogo de casino betano2023, a estudantejogo de casino betanoPhD Sophia Peters, alunajogo de casino betanoTrapp, tomou partículasjogo de casino betanoferro retiradasjogo de casino betanometeoritos e cinza vulcânica e as misturou com vários minerais que se acreditavam estar presentes nos primórdios do planeta Terra. Estes minerais servemjogo de casino betanoestruturajogo de casino betanosuporte receptiva, à qual se aderem as partículasjogo de casino betanoferro.

Como a atmosfera da Terra, naquela época, não continha oxigênio, Peters retirou quase todo o oxigênio da mistura. Ela então colocou a misturajogo de casino betanouma câmara sob pressão preenchida principalmente com moléculasjogo de casino betanodióxidojogo de casino betanocarbono (CO2) e hidrogênio, para reproduzir as altas pressões atmosféricas da superfície da Terra.

O experimento funcionou. Foram formados compostos orgânicos, incluindo álcoois, acetaldeído e formaldeído.

Acetaldeído e formaldeído são os blocosjogo de casino betanoconstruçãojogo de casino betanodiversas das moléculas mais importantes da vida, incluindo ácidos graxos, nucleobases, açúcares e aminoácidos.

Além disso, os pesquisadores demonstraram que, quando você mistura aldeídos com outras substâncias que se acredita que estivessem presentes na atmosfera inicial da Terra, como cianeto, amônia e gás sulfetojogo de casino betanohidrogênio, acontece algo muito interessante.

“Nós conseguimos produzir moléculas orgânicas que são capazesjogo de casino betanomodificar diretamentejogo de casino betanoprópria estrutura e catalisar a produçãojogo de casino betanooutras moléculas similares”, afirma Trapp.

Estas moléculas, conhecidas como organocatalisadores, passam por um processojogo de casino betanoevolução por meiojogo de casino betanoseleção natural,jogo de casino betanoque as moléculas mais “bem sucedidas” se reproduzem. E, segundo Trapp, elas podem ter desempenhado um papel importante no surgimento da vida na Terra.

“O que descobrimos é uma camada oculta entre as primeiras moléculas orgânicas pequenas e compostos autorreprodutores posteriores, como o RNA”, explica o professor.

E quanto ao RNA? Esta molécula é encontradajogo de casino betanotodas as células e desempenha um papel fundamental para transformar as instruções contidas no DNA do genomajogo de casino betanoproteínas funcionais nas células dos seres vivos.

Mas muitos cientistas acreditam que, nos primórdios do planeta Terra, as moléculasjogo de casino betanoRNA capazesjogo de casino betanoreproduzir-se realizavam grande parte do trabalho feito hoje pelas células modernas, como a catálise da formaçãojogo de casino betanoproteínas.

Essas moléculasjogo de casino betanoRNA poderiam ter eventualmente formado o ribossomo – uma fábrica presentejogo de casino betanotodas as células do corpo, que usa as informações presentes no DNA para construir proteínas. O ribossomo é construído principalmente com RNA.

Em um experimento inovadorjogo de casino betano2022, cientistas liderados por Ada Yonath, do Instituto Weizmannjogo de casino betanoCiência,jogo de casino betanoIsrael, conseguiram criarjogo de casino betanolaboratório uma primeira versão primitiva do ribossomo, demonstrando como ele pode ter surgido na Terra primitiva.

Yonath ganhou o Prêmio Nobeljogo de casino betanoQuímicajogo de casino betano2009 pelo seu trabalho na determinação da estrutura do ribossomo.

Esta estrutura revela que existe uma bolsa no centro da molécula gigante. Esta bolsa é encontrada nos ribossomosjogo de casino betanotodos os organismos, desde as bactérias até os seres humanos. E é no seu interior que os aminoácidos se conectam para formar as proteínas.

“A bolsa permite que os aminoácidos sejam posicionados exatamente no lugar certo, possibilitando a ligaçãojogo de casino betanopeptídeos”, explica Yonath.

Segundo ela, “este tipojogo de casino betanoligação pode ser realizado espontaneamente por dois aminoácidos, mas a frequência e a eficiência seriam 10 mil, 100 mil ou até um milhãojogo de casino betanovezes menores se não existisse a bolsa.”

No seu estudo, Yonath copiou o projeto dos ribossomos bacterianos, incluindo as bolsas onde ocorre a síntese das proteínas. Ela então preparou esses protorribossomosjogo de casino betanouma placajogo de casino betanolaboratório.

Para verificar se os ribossomos primitivos eram capazesjogo de casino betanoproduzir proteínas, os pesquisadores acrescentaram uma solução contendo aminoácidos, sais e outros ingredientes. E, para alegria da equipe, os ribossomos sintéticos conseguiram unir os aminoácidos entre si.

“Acreditamos que o que fizemos no laboratório é análogo ou pelo menos imita o que aconteceu na natureza”, afirma Yonath. “Inicialmente, existiriam poucos RNAs que se enrolaram entre si, formando uma pequena bolsa. A partir desses pedaços, pode ter surgido um ribossomo funcional rudimentar.”

Assim, os protorribossomos mais bem sucedidos na catálise das ligações entre os aminoácidos teriam permanecido por mais tempo e,jogo de casino betanoum dado momento, o ribossomo teria nascido por meiojogo de casino betanoum processojogo de casino betanoseleção natural.

Será que o conhecimento deste processo nos deixa mais pertojogo de casino betanoentender a origem da vida?

Temos agora diversas explicações possíveis sobre como podem ter se formado os primeiros compostos orgânicos. A energia pode ter sido fornecida pelos raios, por meteoritos ou por respiradouros hidrotérmicos.

Mas recriar com sucesso os primeiros compostos da vidajogo de casino betanolaboratório pode nos ajudar a mostrar como o mesmo processo talvez tenha ocorridojogo de casino betanooutras partes do Universo.

Leia a versão original desta reportagem (em inglês) no site BBC Future.