De acordo com uma hipótese, a vida pré-celular primitiva surgiu há mais de quatro bilhões de anos em terra, entre vulcões e fumarolas, que forneciam toda a química necessária para sua conservação e nutrição. Isso poderia ter acontecido tanto na Terra quanto em Marte.
Uma célula viva é um organismo muito complexo que combina muitos elementos, mecanismos e processos. Como foi formado é desconhecido. Alguns cientistas tentam sintetizar uma célula como um todo, outros vão do simples ao complexo, descobrindo como suas partes constituintes foram formadas separadamente e depois evoluíram ao longo de bilhões de anos.
Por muito tempo se acreditou que a vida se originou nos oceanos, mas recentemente esse ponto de vista tem sido criticado. Embora a água faça parte da célula, ela é prejudicial para a síntese espontânea de biomoléculas. Além disso, não há evidências de que mares e oceanos existiram na superfície do planeta há mais de quatro bilhões de anos, quando, presumivelmente, teve início o processo de origem da vida.
Química do Mundo RNA
O papel da proto-vida é reivindicado por moléculas de ácido ribonucléico, RNA. Eles são capazes de armazenar informações, reproduzir, sintetizar proteínas e realizar de forma independente muitas funções diferentes, que em uma célula moderna assumiram o DNA, enzimas e outras moléculas biológicas.
As moléculas de RNA são constituídas por nucleotídeos alternados ligados por pontes de oxigênio. Os cientistas há muito tentam recriar os elos da cadeia polimérica dessa molécula complexa, mas a descoberta veio apenas em 2009, quando os pesquisadores britânicos Matthew Powner e John Sutherland publicaram os resultados de experimentos sobre a síntese de dois nucleotídeos de RNA - citosina e uracila. Eles foram obtidos em condições de laboratório a partir de matéria orgânica simples e fosfato após irradiação ultravioleta.
“Eles sintetizaram dois nucleotídeos naturais inteiramente. Foi um grande avanço , diz RIA Novosti Armen Mulkidzhanyan, Doutor em Ciências Biológicas, funcionário do A. N. Belozersky Research Institute of Physical and Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University, funcionário do Departamento de Física da Osnabruck University (Alemanha).
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O nucleotídeo consiste em uma base nitrogenada, açúcar (ribose) e grupos fosfato, quando anexados aos quais a energia é armazenada. Alexander Butlerov mostrou como obter misturas de açúcares complexos da matéria orgânica em 1859. Um século e meio depois, o químico americano Steven Benner descobriu que, para que essa reação forme seletivamente a ribose, o óxido de molibdênio é necessário como catalisador. Além disso, para estabilizar os açúcares resultantes, são necessários muitos boratos - sais de ácido bórico. Benner teorizou que tais condições químicas poderiam existir em algum lugar nos desertos, como as alturas secas de basalto de Marte.
“De fato, Marte e Terra primitivos eram muito semelhantes. Marte pode ter tido uma atmosfera ainda mais oxidada do que a Terra antiga, e depósitos de borato foram encontrados lá, sugerindo uma atividade geotérmica de longa data. Metade do território de Marte é composto de rochas com mais de quatro bilhões de anos, então faz sentido procurar por vestígios de vida lá. Devido à tectônica de placas, as rochas desta idade não sobreviveram na Terra”, explica Mulkidzhanyan.
Vulcão Solfatara, Phlegraean Fields, Itália / CC BY 2.0 / NH53 / Solfatara, Phlegraean Fields.
Não há vida sem luz
O especialista em energia celular, Armen Mulkidzhanyan, há muito tempo está lidando com o problema da origem da vida, que tem tradições veneráveis na ciência soviética e russa. Basta dizer que o Acadêmico Alexander Oparin é considerado o pai fundador dessa direção científica em todo o mundo.
Mulkidzhanyan e colegas sugeriram que a luz ultravioleta pode ser um fator chave na seleção das primeiras biomoléculas. A antiga atmosfera não continha oxigênio nem ozônio. Ele retinha aquelas biomoléculas que podiam, a princípio, simplesmente ser aquecidas pelos raios do sol sem se decompor. Isso é evidenciado pelo fato de que todas as bases nitrogenadas naturais do RNA têm essa propriedade. Mas os proto-organismos vivos dificilmente teriam resistido à forte radiação cósmica, acredita o biólogo. Isso significa que não pode haver dúvida de sua entrega por meteoritos de Marte à Terra.
Os campos geotérmicos que se formam em torno dos vulcões são adequados para a origem da vida. Em vez de água, como nos gêiseres, o vapor escapa das fontes termais, saturado com todos os componentes necessários. Ele contém dióxido de carbono, hidrogênio, amônia, sulfetos, fosfatos, molibdênio, boratos, potássio - e há mais do que sódio. O potássio também predomina nas células de todos os organismos, porque de outra forma a biossíntese de proteínas é impossível. Como Mulkidzhanyan e colegas demonstraram, o potássio é essencial para o funcionamento das proteínas mais antigas. A bioinformática Evgeny Kunin conseguiu calculá-los em 2000, durante a reconstrução do ancestral comum de todos os organismos celulares - LUCA (Last Universal Cellular Ancestor).
As proteínas que codificam os genes LUCA também usam íons de zinco como catalisadores ou blocos de construção.
“Os sulfuretos de zinco podem formar todas as bactérias. Curiosamente, os cristais de sulfeto de zinco e um sulfeto de cádmio semelhante são capazes de reduzir o dióxido de carbono sob luz ultravioleta a moléculas orgânicas potencialmente “comestíveis”. Assim, os primeiros organismos vivos poderiam se cobrir com cristais desses minerais para se proteger da radiação ultravioleta e conseguir alimentos”, explica o cientista.
O zinco é volátil, cristaliza lentamente e precipita, ao contrário do ferro e do cobre, na periferia dos campos geotérmicos, onde não é quente.
“Na periferia fria de tais campos, 'anéis de vida' poderiam ter se formado em torno de fontes termais”, conclui o pesquisador.
Os campos geotérmicos ainda existem na Terra - ao contrário de Marte, cujas entranhas esfriaram. Armen Mulkidzhanyan, junto com o geoquímico Andrey Bychkov da Lomonosov Moscow State University, estudou as condições químicas das fumarolas perto do vulcão Mutnovsky em Kamchatka. Condições semelhantes são observadas no Parque Nacional de Yellowstone nos Estados Unidos, nos campos geotérmicos de Lardarello na Itália e em Matsukawa no Japão.
Recentemente, vestígios de um campo geotérmico de 3,5 bilhões de anos foram descobertos na região de Pilbara, na Austrália, o mesmo lugar onde foram encontrados os vestígios mais antigos de comunidades vivas na Terra.
Tatiana Pichugina
