Origem da Vida (Panspermia e Evolução Química)

   Com a derrubada da abiogênese por Louis Pasteur, vista no artigo anterior (clique aqui), surgiram novas explicações para a origem da vida em nosso planeta. Pois, com a aceitação da biogênese, na qual a vida se origina de outra preexistente, outra questão passou a atormentar os cientistas da época. Então, “se os seres vivos se originam de outro preexistente, como se originou o primeiro ser vivo?
   A partir deste questionamento, surgiram duas grandes teorias. São elas, a Panspermia Cósmica e Evolução Química.

Panspermia Cósmica

   A teoria da Panspermia Cósmica foi proposta no fim do século 19, pelo físico sueco Svante Arrhenius. Segundo ela, nosso planeta foi povoado por seres vivos ou elementos precursores da vida oriundos de outros planetas, que se propagaram através de meteoritos e poeira cósmica até a Terra.
    O argumento usado para tentar provar esta hipótese foi a presença de matéria orgânica em meteoritos encontrados na Terra, como certos tipos de aminoácidos, formaldeído e álcool etílico. A descoberta do meteorito ALH 84001, na região da Antártica no ano de 1984, contendo um possível fóssil de bactéria também reforçou o conceito da Panspermia.

 Meteorito ALH 84001 (esquerda) e Estruturas similares a bactérias encontradas no meteorito (direita)

   Porém, essa mesma tese foi contraditada, pelo fato de que, não foi admitido, por muitos cientistas, a sobrevivência de micro-organismos a temperaturas tão altas e tão diferentes da qual são procedentes. E também foi negada a possibilidade de seres extraterrestres atravessarem os raios cósmicos e ultravioletas sem serem lesados.
   Novas vertentes da Panspermia surgiram, e são discutidas até hoje. São elas a Nova Panspermia e a Panspermia Dirigida.


   Nova Panspermia: Formulada por Fred Hoyle e Chandra Wickramasinghe, essa versão da Panspermia diz que a matéria está constantemente em formação. Assim, há vida em todo o universo, até mesmo nas nuvens interestelares que chegam à Terra a partir do núcleo de cometas. Ou seja, para eles, a vida foi disseminada não apenas pela Terra, mas por todo o Universo, e que os chamados esporos de vida lançados nos planetas, já eram dotados de comandos internos ou códigos que seriam responsáveis pelo seu desenvolvimento futuro. Para eles, os vírus também podem ter vindo diretamente do espaço e sua evolução pôde se dar pela incorporação de material genético oriundo de outros planeta.
   Em suas pesquisas, estes cientistas constataram, na poeira interestelar, a presença de polímeros orgânicos complexos semelhantes à celulose, tal fato que poderia ser considerado uma evidência. Porém, essa tese ainda carece de uma demonstração definitiva e probatória.


   Panspermia Dirigida: Formulada por Francas Circo e Lesei Orle, essa versão defende que seres inteligentes de outras galáxias colonizaram vários planetas, inclusive o nosso, deixando como prova de sua presença o molibdênio, tal elemento essencial para o funcionamento de determinadas enzimas, mas bastante raro em nosso planeta.
    Francis Crick, descobridor da dupla hélice do DNA, junto com Leslie Orgel propuseram, também, que os esporos de vida foram transportados por uma nave espacial e chegaram à Terra por vontade de seres extraterrestres inteligentes.


   Apesar de ser confusa, e muitas vezes taxada de absurda, a Panspermia ainda não foi refutada e causa fascínio, principalmente naqueles que gostam de ficção científica.

Evolução Química

    A teoria da Evolução Química ou Molecular é a mais aceita pela comunidade científica. Foi proposta pelo biólogo inglês Tomas Henry Huxley e posteriormente retomada pelos biólogos John Burdon Haldane, Aleksandr Oparin, Stanley Miller e Harold Urey.
    Seguindo esta teoria, a vida é produto de um processo de evolução química em que substâncias orgânicas se arranjam e rearranjam, formando moléculas orgânicas mais simples e essenciais (carboidratos, aminoácidos, ácidos graxos, bases nitrogenadas, etc.) e a partir da reação entre essas moléculas mais simples começam a surgir moléculas mais complexas (lipídios, proteínas, ácidos nucleicos, etc.). Depois de combinadas, essas moléculas mais complexas e mais estáveis formam estruturas com aptidões metabólicas e de auto duplicação, dando origem aos primeiros seres vivos.
   Aleksandr Oparin e John Haldane em 1929, lançaram uma teoria, comumente chamada de Teoria de Oparin-Haldane ou Hipóteses de Oparin e Haldane. Defendiam que a Terra Primitiva tinha uma atmosfera completamente redutora, ou seja, uma atmosfera dotada de gases como vapor de água, hidrogênio, metano e amônia, que juntamente com o sol, como fonte de energia, constituía um ambiente adequado para a criação de moléculas essenciais e substâncias orgânicas simples. Esses seriam os elementos essenciais para a evolução da vida.
   Na época em que os protobiontes (organismos primitivos precursores das células procariontes) se desenvolveram, a Terra estava passando por um processo de resfriamento, que permitiu o acúmulo de água nas depressões da sua crosta, formando os mares primitivos. As tempestades com raios eram frequentes, sendo que ainda não havia na nossa atmosfera o escudo de ozônio contra radiações. As descargas elétricas e as radiações que atingiam nosso planeta a todo momento, teriam fornecido energia suficiente para que as moléculas presentes na atmosfera (água, hidrogênio, metano e amônia) se unissem, dando origem a moléculas maiores e mais complexas, sendo elas as primeiras moléculas orgânicas ou aminoácidos. Estas eram arrastadas pelas águas das chuvas e passavam a se acumular nos mares primitivos, que eram quentes e rasos.
   Este processo, que se repetiu ao longo de vários anos, teria transformado os mares primitivos em, o que foi chamado por Oparin de, sopas primitivas, riquíssimas em matéria orgânica. E assim, surgiram os coacervados, tais quais são moléculas orgânicas proteicas que podem espontaneamente formar agregados e camadas, quando estão na água. Os coacervados podem ter sido as primeiras formas de vida na Terra.
   Oparin sugeriu então, que diferentes tipos de coacervados podem ter se formado nas sopas primitivas dos oceanos. Esses coacervados não eram seres vivos, mas sim uma organização primitiva das substâncias orgânicas, principalmente proteínas, em um sistema isolado. E mesmo isolados, podiam trocar substâncias com o meio externo, sendo que em seu interior houve possibilidade de ocorrerem inúmeras reações químicas. Sujeitos a adaptações em relação as condições do meio primitivo, esses coacervados cresceram em complexidade, adquirindo por fim características de organismos vivos, definidos, entre outras características, pela capacidade de evolução. Por esta teoria, os coacervados se desenvolveram até se transformarem na primeira célula.

   Haldane, nesse mesmo ano, também teorizou que as primeiras formas de vida teriam se originado num meio pobre em oxigênio, uma vez que este elemento é extremamente reativo e, sendo assim, poderia extinguir os compostos orgânicos formados.

Esquema da Teoria de Oparin-Haldane

Experimento de Miller-Urey

  Baseando-se na Teoria de Oparin-Haldane, diversos compostos orgânicos foram sintetizados em laboratório em experiências que simulavam as condições supostamente existentes na Terra Primitiva. Esse trabalho de produção artificial de moléculas foi desenvolvido pelo químicos norte-americanos Stanley Miller e Harold Urey, em 1953.
   Miller e Urey arquitetaram um simulador formado por tubos e balões de vidro interligados e colocou nesse aparelho uma mistura dos gases metano (CH4), amônia, (NH3), hidrogênio (H2) e vapor d’água (H2O), mesmos compostos citados por Oparin e Haldane, que eram presentes na atmosfera da Terra Primitiva. Essa mistura gasosa foi submetida a fortes descargas elétricas durante alguns dias.
   Após uma semana, o líquido que se formou no aparelho foi examinado e mostrou a presença de várias substâncias inicialmente ausentes no experimento, como os aminoácidos, glicina e alanina, além de outras substâncias orgânicas mais simples.
   Com esses resultados, Miller mostrou que seria possível a formação de moléculas mais complexas a partir de moléculas mais simples e de certas condições ambientais, reforçando a Teoria da Evolução Química. Posteriormente, outros cientistas também realizaram simulações das supostas condições da Terra primitiva, produzindo diversas substâncias encontradas em seres vivos.

Experimento de Miller-Urey, 1953

Os primeiros seres eram quimiolitoautotróficos?

    Um ser quimiolitoautotrófico é aquele que produz suas próprias substâncias alimentares a partir da energia liberada por reações químicas entre componentes inorgânicos da crosta terrestre. E segundo estudos, estes foram as primeiras formas de vida da Terra.
   Essa hipótese surgiu a partir de bactérias que vivem nas fontes termais no fundo dos oceanos, descobertas na década se 70, que simulam bem a biosfera da Terra Primitiva. A hipótese se encaixa, já que as fontes termais são vulcões submersos, que expulsam material sulfuroso no sistema, produzindo o ácido sulfídrico, e esse ácido era utilizado pelos seres unicelulares arcaicos para fixar o carbono em energia, através das moléculas de glicose por meio da reação chamada quimiossíntese. A origem Quimiolitoautotrófica faz todo o sentido bioquímico em virtude da simplicidade destas reações e a sua eficiência.
   Estes processos permitiram o desenvolvimento das chamadas arqueobactérias, pela produção extra de energia e, em conjunto com as moléculas orgânicas, principalmente aminoácidos, produzidos pela atmosfera primitiva por choques elétricos em meios altamente concentrados em hidrogênio, amônia, nitrogênio e água, provada por Miller e Urey.
   A fermentação foi consequência do aumento da complexidade dessas bactérias, aumentando a produção de energia através da quebra de moléculas orgânicas do meio durante milhares de anos, liberando gás carbônico na atmosfera. Com o passar do tempo, o ambiente ficou saturado de dióxido de carbono, permitindo o surgimento da reação de fotossíntese, que possui um alto rendimento, fazendo com que a seleção natural selecionasse os poucos organismos que realizavam esse processo, o qual foi o ápice dos seres autotróficos, que produzem a própria matéria energética. Com o tempo, a fotossíntese liberou enormes quantidades de oxigênio atmosférico para o meio, causando uma extinção em massa dos organismos que não possuíam proteção contra os processos oxidativos de suas células gerada pelo oxigênio. Apesar da grande mortalha de muitos seres vivos, alguns evoluíram e se beneficiaram das reações de oxidação, originando, lenta e gradativamente, os organismos heterotróficos, aqueles que se utilizam das moléculas orgânicas dos organismos autotróficos para realizar catálises oxidativas, ou respiração celular, para a liberação de energia.

Observação final

A teoria da Evolução Química, em tese, complementa a teoria da Panspermia Cósmica, que defende que a vida na terra é oriunda de substâncias precursoras de vida proveniente de outros locais do espaço. Os defensores da Panspermia afirmam, que, onde quer que a vida tenha surgido, todo o desenvolvimento se baseia na evolução molecular.

 Resumão

    Após a fixação da Teoria da Biogênese, definitivamente proposta por Louis Pasteur, outra dúvida surgiu na humanidade. De onde vieram os primeiros seres? Duas grandes teorias se desenvolveram após esse período. A Panspermia Cósmica, defende que a vida na Terra surgiu por meio substâncias oriundas do espaço, poeira cósmica e meteoritos, também se subdividindo, posteriormente, em Nova Panspermia e Panspermia Dirigida. A outra teoria, mais aceita nos dias atuais é a da Evolução Química, que preza a evolução das moléculas, que se arranjam inicialmente formando moléculas simples, e estas moléculas simples se ligam, formando moléculas mais complexas, e estas mais complexas se agrupam formando os primeiros seres viventes. Oparin e Haldane, em 1929, elaboram a Teoria aceita atualmente, dizendo que na atmosfera da Terra Primitiva, haviam moléculas de água, hidrogênio, amônia e metano, que ao receberem energia elétrica dos intensos raios daquela época, reagiram entre sim, formando moléculas orgânicas, chamadas aminoácidos, que se depositaram por meio das chuvas nos mares primitivas, formando sopas primitivas. Estes aminoácidos, agruparam-se na água, formando os coacervados, possível primeiro tipo de vida da Terra. Esses coacervados, ao evoluírem-se, formaram as primeiras células.  Stanley Miller, com auxílio de Harold Urey, em 1953, provaram a Teoria de Oparin-Haldane por meio de um experimento que simulava as condições da atmosfera da Terra Primitiva. Acredita-se também que os primeiros seres eram quimiolitoautotróficos, ou seja, produziam suas próprias substâncias alimentares a partir da energia liberada por reações químicas entre componentes inorgânicos da crosta terrestre, como as arqueobactérias. Esses tipos de seres propiciaram a formação de seres autotróficos, tais quais, posteriormente, proporcionaram o surgimento dos seres heterotróficos. Em tese, a Evolução Química complementa a Panspermia Cósmica.

Questionário para Fixação

 

1. A partir de qual pensamento, após a queda da Abiogênese, surgiram as novas teorias sobre a origem da vida na Terra?
2. Explique o que defende a Panspermia Cósmica.
3. Quais são as duas vertentes da Panspermia Cósmica e quais suas respectivas ideias?
4. O que defende a Teoria da Evolução Química ou Molecular?
5. Segundo Oparin e Haldane, como eram as condições da atmosfera na Terra Primitiva?
6. O que propiciou o surgimento das primeiras moléculas orgânicas ou aminoácidos?
7. O que eram os coacervados e como eles influenciaram no surgimento da primeira célula?
8.  Como Miller e Urey provaram a Teoria de Oparin-Haldane?
9. O que são os seres quimiolitoautotróficos?
10. Explique como foi a evolução dos quimiolitoautotróficos até os seres heterotróficos.