Na hierarquia cósmica, a Terra e a estrela em torno da qual ela gira, por assim dizer, ainda estão na infância. A Terra foi formada a partir da substância deixada após o nascimento do Sol há 4,6 bilhões de anos, enquanto a idade do Universo como um todo é considerada entre 11-16 bilhões de anos. Como durante a formação de todos os planetas, o estágio inicial da existência de nosso planeta foi tão turbulento que é quase impossível imaginar.
E mesmo depois que o globo tomou sua forma, sua superfície derreteu por mais 600 milhões de anos, o superaquecimento foi causado pelo calor vindo de dentro, do núcleo da Terra, e pelo bombardeio de asteróides de fora, que elevou a temperatura dos oceanos em evaporação até o ponto de ebulição. Durante este período, que alguns geólogos chamam de Hed, o inferno realmente reinou em nosso planeta.
Depois que o bombardeio constante de asteróides cessou, e os asteróides restantes estavam em certas órbitas e dificilmente poderiam prejudicar a Terra, carbono, nitrogênio, hidrogênio e oxigênio em várias combinações "formaram aminoácidos e outros materiais básicos de construção da matéria viva." Como escreveu o Prêmio Nobel Christian de Duve em seu livro Life-Give Dust, publicado em 1995, "os produtos desses processos químicos, depositados pela precipitação atmosférica, cometas e meteoritos, formaram gradualmente a primeira matéria orgânica na superfície sem vida de nosso planeta recentemente condensado."
Este filme rico em carbono foi afetado por ambos os processos que ocorrem na própria Terra e pela queda dos corpos espaciais em sua superfície; o efeito da radiação ultravioleta foi muitas vezes mais forte do que atualmente, porque agora estamos protegidos pela atmosfera terrestre. Todos esses materiais acabaram sendo depositados nos mares e, como escreveu o eminente cientista JB Haldane em seu famoso artigo de 1929, "os oceanos primordiais eram como um caldo quente e diluído".
O principal subproduto desses processos era algo viscoso, acastanhado, denominado "goma", "pegajoso" e, em outras palavras, despertando memórias da infância. Aqueles que se opõem à conclusão de Charles Darwin de que o homem é parente de chimpanzés e orangotangos, na verdade, colocam o homem antes deste último insulto - viemos de uma espécie de muco!
Portanto, temos um "caldo" primário no qual muito de algo pegajoso é misturado em todos os lugares. Como a vida na Terra pode surgir dessa matéria-prima? É aqui que começa o verdadeiro mistério. É geralmente aceito que o papel decisivo foi desempenhado pelo RNA - ácido ribonucléico, um parente próximo do DNA, que determina o código genético dos humanos e de outros seres vivos. E, no entanto, ainda existem inúmeras disputas sobre como, quando e onde a vida realmente se originou. Vejamos brevemente algumas das questões que alimentam essas discussões.
Por muito tempo, biólogos e químicos acreditaram que a vida na Terra não deveria ter surgido antes de um bilhão de anos depois que o planeta esfriou e o intenso bombardeio de asteróides parou, e isso aconteceu há cerca de 3,8 bilhões de anos. Portanto, segue-se que a vida na Terra existe há não mais do que 2,8 bilhões de anos. Mas as evidências geológicas, e até fósseis orgânicos, sugerem cada vez mais que as bactérias já existiam muito antes disso.
A Formação Isua da Groenlândia, composta pelas rochas mais antigas do nosso planeta, cuja idade é determinada em 3,2 bilhões de anos, contém carbono - o principal material de construção de todas as formas de vida conhecidas, e em proporções características da fotossíntese bacteriana. Muitos biólogos concluem que mesmo em um período tão inicial as bactérias devem ter existido, e se sim, então havia organismos mais primitivos do que bactérias ainda antes.
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Há relativamente pouco tempo, um geólogo da University of Western Australia, Bigir Rasmussen, descobriu no cráton Pilbara, no noroeste da Austrália, restos fósseis de microorganismos filamentosos com idade de 3,5 bilhões de anos, bem como "possíveis" restos fósseis que datam de 3,235 bilhões de anos atrás, em erupção de depósitos vulcânicos no oeste da Austrália. Por causa dessas descobertas, surge um sério problema: a origem da vida é adiada para 200 mil anos após o fim do período de Hed, que muitos biólogos consideram um tempo bastante curto para que os processos químicos necessários ocorram.
A descoberta mais recente de Rasmussen, relatada em junho de 1999 na Nature, levanta outro dilema. Como as biomoléculas necessárias para a matéria viva, como proteínas e ácidos nucléicos, são muito frágeis e sobrevivem melhor em temperaturas mais baixas, muitos químicos estão convencidos de que a vida na Terra deveria ter surgido em baixas temperaturas, talvez até mesmo negativa … No entanto, Rasmussen desenterrou seus filamentos microscópicos em um material que estava originalmente localizado perto da abertura do vulcão, onde a temperatura era extremamente alta.
Na verdade, os organismos mais antigos que continuam a existir hoje são bactérias que vivem em aberturas vulcânicas preservadas ou em nascentes com temperaturas de água de até 110 ° C. A existência dessas bactérias ancestrais nas aberturas de vulcões fornece fortes evidências a favor da suposição de condições de alta temperatura para a origem da vida na Terra, apoiada por outros cientistas.
Um dos adeptos da visão da origem da vida na Terra em condições frias é Stanley Miller, que instantaneamente se tornou famoso em 1953 após conduzir uma série de experimentos na Universidade de Chicago. Ele era então um estudante de graduação e estudou com o químico Harold Urey, ganhador do Prêmio Nobel, que ganhou o Prêmio Nobel por descobrir o hidrogênio pesado chamado deutério. Segundo Yuri, a atmosfera do planeta consistia originalmente em uma mistura de moléculas de hidrogênio, metano, amônia, vapor d'água e era especialmente rica em hidrogênio. (Observe que o oxigênio estava presente apenas na composição do vapor de água. Somente após o surgimento da vida na atmosfera, o oxigênio começou a aparecer como resultado da liberação de dióxido de carbono durante a fotossíntese, o que acabou levando ao desenvolvimento de formas biológicas mais complexas.)
Miller preparou uma mistura dos elementos que Yuri havia indicado em um recipiente lacrado e por vários dias o expôs a descargas elétricas que simulavam raios. Para sua surpresa, um brilho rosado apareceu na jarra de vidro, e a análise dos resultados obtidos revelou a presença de dois aminoácidos (um componente de todas as proteínas), além de outras substâncias orgânicas, que se acreditava serem formadas apenas por células vivas. Esse experimento, que seu líder aprovou com relutância, não apenas tornou Miller famoso, mas também levou ao surgimento de um novo campo da ciência - a química abiótica, cuja principal tarefa era obter substâncias biológicas em condições que se acredita existirem na Terra antes do surgimento da vida.
A palavra "considerar" é crucial aqui. As suposições sobre a composição da atmosfera da Terra antes do desenvolvimento da vida em nosso planeta mudam o tempo todo. E embora muitos experimentos tenham sido realizados após o trabalho de Miller em 1953, eles não levaram a resultados que pudessem ser associados ao conceito de "vida", apesar da formação de vários tipos de moléculas orgânicas neles. Como observa de Duve em Life-Give Dust, tais experimentos são freqüentemente conduzidos “sob condições mais planejadas do que são necessárias para um processo verdadeiramente abiótico.
Entre todos esses experimentos, o experimento original de Miller permanece clássico. Foi praticamente o único concebido exclusivamente com o propósito de replicar condições pré-biológicas plausíveis, sem a intenção de obter um produto final específico. Em outras palavras, é sempre muito fácil organizar um experimento de forma a obter o resultado desejado, mas as condições experimentais serão muito adequadas.
Pelo menos em tais experimentos, não foi possível reproduzir a vida mesmo em sua forma mais elementar - na forma de uma célula separada sem um núcleo. Como Nicholas Wade escreveu em seu artigo de junho de 2000 no New York Times sobre a última descoberta de Rasmussen: "As tentativas mais intensas dos químicos de criar moléculas típicas da matéria viva em laboratório mostraram apenas que é uma tarefa terrivelmente difícil."
Assim, os principais problemas se concentram em duas linhas principais de pesquisa para estabelecer como se originou a vida na Terra. O momento da origem da vida é empurrado ainda mais para o passado, de modo que, aparentemente, sobra muito pouco tempo para os processos químicos necessários para que a origem da vida ocorra. E essas próprias reações químicas, como antes, permanecem tão misteriosas.
Apesar dos avanços técnicos colossais e de uma enorme quantidade de dados genéticos acumulados, o experimento de 1953 de Stanley Miller permanece virtualmente o único resultado convincente de tal pesquisa. No entanto, a própria descoberta levantou dúvidas - muitos dos cientistas agora acreditam que o equilíbrio dos elementos que ele usou com base no trabalho de seu líder G. Juri estava errado. Quando a proporção dos componentes muda, os aminoácidos obtidos por Miller não são formados.
Devido a novas dificuldades, todo o quadro da evolução da vida tornou-se mais obscuro. Antigamente parecia que poderia ser claramente rastreado por árvores filogenéticas (genealógicas) refletindo a história evolutiva de um organismo desde suas raízes. As árvores filogenéticas foram construídas pela primeira vez no século 19 de acordo com a teoria de Charles Darwin, a fim de demonstrar claramente a história evolutiva de grupos individuais de animais. A primeira árvore ramificada foi construída pelo biólogo evolucionário alemão Ernst Haeckel (que também propôs o termo "ecologia").
A descoberta do DNA possibilitou a criação dessas árvores filogenéticas não só de animais e plantas, mas também de seu material genético, o que possibilitou compreender muito mais profundamente os processos subjacentes ao conceito de "vida". Para obter árvores genealógicas, os pesquisadores realizam uma análise comparativa das sequências dos blocos de construção moleculares dos ácidos nucleicos (nucleotídeos) ou aminoácidos nas proteínas. Os resultados são comparados para diferentes organismos.
Com base nos mecanismos de ramificação da evolução e mutações, com essa técnica é possível determinar as distâncias entre dois ramos da árvore filogenética, ou seja, saber em que medida duas espécies se distanciaram de seu ancestral comum e uma da outra. (Além disso, este método ajudou os cientistas a encontrar a idade dos organismos antigos que ainda existem hoje em aberturas vulcânicas superaquecidas.) A tarefa de realizar uma análise comparativa de sequências talvez seja mais fácil de entender se fizermos uma analogia com um jogo de palavras em que nos perguntam uma palavra longa com o objetivo de formar o maior número possível de palavras curtas a partir de suas letras constituintes.
No final dos anos 1970, Carl Wose, da Universidade de Illinois, aplicou uma análise comparativa de sequências às moléculas de RNA encontradas em todos os seres vivos, resultando em uma árvore filogenética mais complexa do que o previsto. Os três ramos principais da árvore correspondiam aos três reinos fundamentais dos organismos vivos: procariontes, archaea e eucariotos. Procariontes são microrganismos como bactérias.
A nova subdivisão proposta por Wose - as archaea - inclui um segundo grupo de bactérias encontradas em locais muito quentes da Terra, como fontes termais. Eucariotos são organismos que consistem em células grandes que têm um núcleo formado; isso inclui todos os organismos multicelulares - plantas e animais, incluindo humanos.
Mas desde o início dos anos 1980, quando mais genomas foram decodificados em todos os três reinos, o quadro se tornou mais incerto. Árvores baseadas em genes diferentes do modelo de proteína original de Wase revelaram-se completamente diferentes. Além disso, os genes são reorganizados de maneiras surpreendentes, até mesmo inesperadas. Essas variações tornam extremamente difícil rastrear tais genes de volta aos ancestrais comuns e, ainda mais desagradável, sugere que o gene primário - o fundador da vida - em si tinha uma estrutura bastante complexa, mais complexa do que o gene “original” deveria ter.
A única solução plausível para esse problema é presumir que, em vez de crescer o tempo todo para cima para formar ramos verticais nos primeiros estágios da evolução da vida, a árvore deu ramos laterais e alguns genes foram transferidos horizontalmente. Essa ideia é sustentada pelo fato de que ainda hoje as bactérias podem transmitir alguns genes na direção horizontal, incluindo, infelizmente, aqueles que as tornam resistentes aos antibióticos. Essa conclusão significa que a árvore da vida, ao invés de ter um belo tronco reto, se transforma em algo que lembra uma pintura de Jackson Pollock. Isso é no mínimo desanimador.
Mas Karl Wose não ficou constrangido. Ele hipotetizou que um organismo unicelular, que por muito tempo foi considerado a forma original de vida, pode ter sido uma espécie de colônia, composta por vários tipos de células, capaz de trocar informações genéticas com bastante facilidade horizontalmente. Alguns cientistas ficam confusos com essa percepção de leveza. Isso significa que o mecanismo de replicação (reprodução) dos genes, que é observado no DNA e é um mecanismo bastante preciso, se desenvolveu nas células apenas em um momento posterior. A colônia finalmente teve que atingir um estágio superior de desenvolvimento, quando cada organismo assumiu sua própria forma. Mas quando isso aconteceu?
Então, como surgiu a vida na Terra?
Hoje em dia, os especialistas atribuem datas completamente diferentes ao momento em que árvores delgadas de DNA começaram a formar galhos verticais - na faixa de apenas um bilhão de anos atrás e quase até os 4 bilhões de anos anteriormente presumidos. Como na situação com a teoria do Big Bang na origem do Universo, graças a novas descobertas e métodos de medição à medida que nosso conhecimento se expande, as teorias sobre a origem da vida na Terra não são simplificadas, mas complicadas. Por isso, outras explicações para o surgimento da vida, há muito julgadas fantásticas, têm retido alguns adeptos.
A vida poderia ter sido trazida para a Terra do espaço circundante? Claro, asteróides, meteoritos e cometas contêm elementos que formam os blocos de construção da matéria viva, e é geralmente aceito que a vida na Terra surgiu de uma combinação desses materiais que já existiam na Terra e foram trazidos do espaço. Mas material de construção é uma coisa, e a própria vida é outra bem diferente. Alguns cientistas proeminentes são da opinião de que a vida primária foi trazida ao nosso planeta do espaço já totalmente formada, ou seja, não apenas as partes constituintes, mas os próprios organismos. Em 1821, Sals-Guyonde Montlivol sugeriu que a lua era a fonte de vida em nosso planeta.
Essa ideia foi revivida em relação a Marte em 1890, quando o astrônomo americano Percival Lovell (que previu a existência do planeta Plutão e calculou sua órbita) disse que os canais visíveis na superfície do planeta vermelho só poderiam ser construídos por seres inteligentes. William Thomson (Lord Kelvin), que desenvolveu a escala de temperatura perfeita, no final do século 19, sugeriu que a vida foi trazida ao nosso planeta por meteoritos.
Ninguém estava mais obcecado por ideias como o químico sueco Svante Arrhenius, que ganhou o Prêmio Nobel de 1903 por seu trabalho fundador na eletroquímica. De acordo com sua teoria da panspermia, os esporos bacterianos espalhados no espaço frio do mundo são capazes de viajar longas distâncias em estado de animação suspensa e estão prontos para acordar se encontrarem um planeta hospitaleiro em seu caminho. Ele não estava familiarizado com o problema da radiação cósmica mortal.
Fred Hoyle promoveu alguma versão da hipótese de panspermia em conexão com sua teoria de um universo estacionário, que é descrito no cap. 1. Hoyle foi mais longe a ponto de afirmar que epidemias como a pandemia de gripe espanhola de 1918 foram causadas por germes do espaço e que o nariz humano evoluiu para impedir que patógenos espaciais entrassem no corpo.
Francis Crick (que recebeu o Prêmio Nobel de Medicina em 1962 com James Watson e Maurice Wilkins pela descoberta da dupla hélice do DNA) e o fundador da química prebiológica, Leslie Orgel, foram ainda mais longe, apoiando a ideia de que a vida foi "semeada" na Terra por representantes dos extraterrestres altamente desenvolvidos civilização. Eles chamaram essa hipótese de "panspermia dirigida".
Os devotos de OVNIs, é claro, estão felizes por ter o Prêmio Nobel Scream entre seus apoiadores, e os escritores de ficção científica estão sempre prontos para saltar com esses tipos de ideias. Os canais marcianos de Lovell inspiraram HG Wells até certo ponto na famosa Guerra dos Mundos, publicada em 1898. Enquanto muitos cientistas respeitados protestam abertamente contra a ideia de panspermia, direta ou indiretamente, alguns são mais cautelosos.
Christian de Duve escreveu: “Com partidários tão famosos, a hipótese da panspermia dificilmente pode ser rejeitada sem uma análise detalhada”, apesar do fato de que, em sua opinião, tais teorias não têm evidências convincentes. Essa conclusão foi feita em 1995, mas no ano seguinte, o mundo inteiro virou as manchetes com uma declaração feita pela NASA.
O relatório da NASA está relacionado a uma das rochas descobertas em 1984 na Antártica. As amostras eram fragmentos de um meteorito chamado SNCs (pronuncia-se "snix") - uma abreviatura para os nomes dos lugares onde os três primeiros fragmentos foram encontrados, Shergotty - Nakhla - Chassigny. Em uma coletiva de imprensa dedicada a este evento, uma amostra da rocha repousou sobre um travesseiro de veludo azul, e o chefe da NASA Dan Goldin se dirigiu aos presentes com as palavras: "Hoje nem amanhã saberemos se só existe vida na Terra", o que acabou sendo um ótimo caminho atrair a atenção dos jornalistas.
Então, os cientistas da NASA falaram sobre o que definitivamente se sabia sobre essas rochas. Estudos mostraram que eles se formaram em Marte há cerca de 4,5 bilhões de anos. Por meio bilhão de anos, a rocha esteve sob a superfície de Marte, mas depois que rachaduras apareceram na superfície de Marte como resultado de impactos meteóricos, ela foi exposta à água. Novos eventos ocorreram com esta rocha cerca de 16 milhões de anos atrás, quando um objeto espacial, talvez um asteróide, caiu em Marte, como resultado do qual um fragmento da crosta marciana foi lançado no espaço circundante.
Depois de viajar no espaço por milhões de anos, este fragmento caiu na Antártica há apenas 16.000 anos. Em 1957, o escritor de ficção científica James Blish lançou o romance Cold Year, que se concentrava na rocha encontrada no Ártico e acabou sendo o remanescente de um planeta destruído pelos marcianos durante a guerra de dois mundos, que fez o herói exclamar: "A história do universo em um cubo gelo! " Os eventos na conferência da NASA foram menos dramáticos, embora os jornais tenham feito o possível para divulgar a história.
A rocha, descoberta pela NASA, continha carbonatos semelhantes aos que se formam em nosso planeta com a participação de bactérias. Também foram encontrados sulfetos de ferro de granulação fina e outros minerais que se assemelham a resíduos de bactérias. Além disso, usando um microscópio eletrônico de varredura, minúsculas estruturas foram identificadas que poderiam ser restos fósseis de bactérias marcianas - elas foram submersas tão profundamente que não puderam se formar na Terra.
Não querendo ficar constrangidos, os funcionários da NASA tinham um cientista disponível que disse que essas estruturas eram muito pequenas para serem bactérias e que carbonatos pareciam ter se formado em temperaturas muito altas incompatíveis com a vida. No entanto, seus comentários céticos de forma alguma puderam evitar o aparecimento de manchetes gigantescas nos jornais: "Vida em Marte!"
A discussão subsequente do assunto por cientistas ocorreu com base em terminologia científica que pode assustar qualquer jornalista. O problema poderia ser resolvido se um daqueles pequenos toldos fossilizados pudesse ser aberto. Se encontrarmos uma parede celular, ou melhor ainda, um fragmento de uma célula, obteremos uma resposta.
Infelizmente, não existe uma metodologia desenvolvida para essa pesquisa. Quando a resposta ainda for recebida, mesmo que seja positiva, muitos cientistas provavelmente dirão que isso apenas prova que a vida na forma de bactérias existiu em Marte, assim como na Terra. Isso não será uma evidência de que a vida se originou em Marte e foi trazida para o nosso planeta (ou vice-versa), e não irá confirmar a teoria da panspermia. Mas agora não se pode mais argumentar que não há absolutamente nenhuma base para assumir tais possibilidades.
J. Malone
