Em sua busca por inteligência extraterrestre, os cientistas são frequentemente acusados de "chauvinismo do carbono" porque esperam que outras formas de vida no universo sejam feitas dos mesmos blocos bioquímicos que nós, adaptando suas pesquisas de acordo. Mas a vida pode muito bem ser diferente - e as pessoas estão pensando nisso - então vamos explorar dez possíveis sistemas biológicos e não biológicos que expandem a definição de "vida".
E depois de ler, você dirá qual forma é questionável para você, mesmo teoricamente.
Metanógenos
Em 2005, Heather Smith da International Space University em Estrasburgo e Chris McKay do Ames Research Center da NASA prepararam um artigo examinando a possibilidade de vida baseada no metano, os chamados metanógenos. Essas formas de vida podem consumir hidrogênio, acetileno e etano, exalando metano em vez de dióxido de carbono.
Isso poderia tornar possíveis zonas habitáveis para a vida em mundos frios como a lua de Saturno, Titã. Como a Terra, a atmosfera de Titã é principalmente nitrogênio, mas misturada com metano. Titã é também o único lugar em nosso sistema solar, além da Terra, onde existem grandes reservatórios de líquidos - lagos e rios de uma mistura de etano-metano. (Corpos de água subterrâneos também estão presentes em Titã, sua lua irmã Enceladus e a lua de Júpiter, Europa.) O líquido é considerado essencial para as interações moleculares na vida orgânica e é claro que o foco estará na água, mas o etano e o metano também permitem que tais interações ocorram.
A missão Cassini-Huygens da NASA e da ESA em 2004 observou um mundo sujo com temperaturas de -179 graus Celsius, onde a água era dura como uma rocha e o metano flutuou através de vales de rios e bacias em lagos polares. Em 2015, uma equipe de engenheiros químicos e astrônomos da Universidade Cornell desenvolveu uma membrana celular teórica feita de pequenos compostos de nitrogênio orgânico que poderiam funcionar no metano líquido de Titã. Eles chamaram sua célula teórica de "nitrogenosome", que literalmente significa "corpo nitrogenado", e ela tinha a mesma estabilidade e flexibilidade do lipossoma terrestre. O composto molecular mais interessante foi o acrilonitrila azotosoma. Acrilonitrila, uma molécula orgânica incolor e tóxica, é usada para tintas acrílicas, borracha e termoplásticos na Terra; também foi encontrado na atmosfera de Titã.
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As implicações desses experimentos para a busca de vida extraterrestre são difíceis de superestimar. A vida não apenas poderia se desenvolver potencialmente em Titã, mas também pode ser detectada por vestígios de hidrogênio, acetileno e etano na superfície. Planetas e luas dominados por metano podem não estar apenas em torno de estrelas semelhantes ao Sol, mas também ao redor de anãs vermelhas na zona mais ampla de Cachinhos Dourados. Se a NASA lançar o Titan Mare Explorer em 2016, teremos informações detalhadas sobre a possível vida no nitrogênio em 2023.
Vida à base de silício
A vida baseada em silício é talvez a forma mais comum de bioquímica alternativa, amada pela ciência e ficção populares - pense na Horta de Star Trek. Essa ideia está longe de ser nova, suas raízes remontam aos reflexos de HG Wells em 1894: “Que imaginação fantástica poderia ser desenvolvida a partir de tal suposição: imagine organismos de alumínio-silício - ou, talvez, pessoas de alumínio-silício de uma vez? - que viajam por uma atmosfera de enxofre gasoso, digamos, em mares de ferro líquido com uma temperatura de vários milhares de graus ou algo assim, logo acima da temperatura de um alto-forno.
O silício continua popular justamente porque é muito semelhante ao carbono e pode formar quatro ligações, como o carbono, o que abre a possibilidade de criar um sistema bioquímico totalmente dependente do silício. É o elemento mais abundante na crosta terrestre, além do oxigênio. Existem algas na Terra que incorporam silício em seu processo de crescimento. O silício desempenha um segundo papel depois do carbono, pois pode formar estruturas complexas mais estáveis e diversas, necessárias à vida. As moléculas de carbono incluem oxigênio e nitrogênio, que formam ligações incrivelmente fortes. Moléculas complexas baseadas em silício, infelizmente, tendem a se desintegrar. Além disso, o carbono é extremamente abundante no universo e existe há bilhões de anos.
É improvável que a vida à base de silício surja em um ambiente semelhante ao da Terra, uma vez que a maior parte do silício livre ficará preso em rochas vulcânicas e ígneas de materiais de silicato. Acredita-se que em um ambiente de alta temperatura tudo pode ser diferente, mas nenhuma evidência foi encontrada. Um mundo extremo como Titã poderia suportar vida baseada em silício, possivelmente acoplada a metanógenos, já que moléculas de silício como silanos e polissilanos podem imitar a química orgânica da Terra. No entanto, a superfície de Titã é dominada por carbono, enquanto a maior parte do silício está bem abaixo da superfície.
O astroquímico da NASA Max Bernstein sugeriu que a vida baseada em silício poderia existir em um planeta muito quente, com uma atmosfera rica em hidrogênio e pobre em oxigênio, permitindo que uma química complexa de silano com ligações reversas de silício acontecesse com selênio ou telúrio, mas isso, de acordo com Bernstein, é improvável. Na Terra, esses organismos se multiplicariam muito lentamente e nossa bioquímica não interferiria uns nos outros de forma alguma. Eles, entretanto, poderiam devorar lentamente nossas cidades, mas "uma britadeira poderia ser aplicada a eles."
Outras opções bioquímicas
Basicamente, tem havido algumas propostas para sistemas de vida baseados em algo diferente do carbono. Como o carbono e o silício, o boro também tende a formar fortes ligações moleculares covalentes, formando diferentes variantes estruturais do hidreto, nas quais os átomos de boro estão ligados por pontes de hidrogênio. Como o carbono, o boro pode se ligar ao nitrogênio para formar compostos com propriedades químicas e físicas semelhantes aos alcanos, os compostos orgânicos mais simples. O principal problema da vida à base de boro é que é um elemento bastante raro. A vida à base de boro será mais apropriada em um ambiente frio o suficiente para amônia líquida, então as reações químicas serão mais controladas.
Outra forma de vida possível que tem recebido alguma atenção é a vida à base de arsênico. Toda a vida na Terra é composta de carbono, hidrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre, mas em 2010 a NASA anunciou que havia encontrado a bactéria GFAJ-1, que poderia incorporar arsênio em vez de fósforo na estrutura celular sem quaisquer consequências para si mesma. GFAJ-1 vive nas águas ricas em arsênico do Lago Mono, na Califórnia. O arsênico é venenoso para qualquer criatura viva do planeta, exceto para alguns microorganismos que normalmente o carregam ou respiram. GFAJ-1 é a primeira vez que o corpo incorporou este elemento como um bloco de construção biológico. Especialistas independentes diluíram um pouco essa afirmação quando não encontraram nenhuma evidência de arsênico incluído no DNA, ou mesmo de qualquer arseniato. No entanto, aumentou o interesse em uma possível bioquímica baseada no arsênico.
A amônia também foi apresentada como uma possível alternativa à água para construir formas de vida. Cientistas sugeriram a existência de uma bioquímica baseada em compostos de nitrogênio-hidrogênio que usam amônia como solvente; ele poderia ser usado para criar proteínas, ácidos nucléicos e polipeptídeos. Qualquer vida baseada em amônia deve existir em baixas temperaturas nas quais a amônia assume a forma líquida. A amônia sólida é mais densa que a líquida, então não há como impedir que congele quando esfriar. Para organismos unicelulares, isso não seria um problema, mas causaria o caos para organismos multicelulares. No entanto, existe a possibilidade da existência de organismos unicelulares de amônia nos planetas mais frios do sistema solar, bem como em gigantes gasosos como Júpiter.
Acredita-se que o enxofre tenha servido como base para o início do metabolismo na Terra, e organismos conhecidos que metabolizam enxofre em vez de oxigênio existem em condições extremas na Terra. Talvez em outro mundo, as formas de vida baseadas em enxofre pudessem ganhar uma vantagem evolutiva. Alguns acreditam que o nitrogênio e o fósforo também podem ocupar o lugar do carbono em condições bastante específicas.
Vida memética
Richard Dawkins acredita que o princípio básico da vida soa assim: "Toda a vida se desenvolve graças aos mecanismos de sobrevivência das criaturas em reprodução." A vida deve ser capaz de se reproduzir (com algumas suposições) e estar em um ambiente onde a seleção natural e a evolução serão possíveis. Em seu livro The Selfish Gene, Dawkins observou que conceitos e ideias são gerados no cérebro e disseminados entre as pessoas por meio da comunicação. Em muitos aspectos, isso se assemelha ao comportamento e à adaptação dos genes, e é por isso que ele os chama de "memes". Alguns comparam as canções, piadas e rituais da sociedade humana aos primeiros estágios da vida orgânica - radicais livres flutuando nos antigos mares da Terra. As criações da mente se reproduzem, evoluem e lutam para sobreviver no reino das idéias.
Memes semelhantes existiam antes da humanidade, nas chamadas sociais dos pássaros e no comportamento aprendido dos primatas. À medida que a humanidade se tornou capaz de pensar abstratamente, os memes foram desenvolvidos, governando as relações tribais e formando a base para as primeiras tradições, cultura e religião. A invenção da escrita impulsionou ainda mais o desenvolvimento dos memes, pois eles eram capazes de se espalhar no espaço e no tempo, transmitindo informações meméticas de maneira semelhante à maneira como os genes transmitem informações biológicas. Para alguns, esta é uma analogia pura, mas outros acreditam que os memes representam uma forma de vida única, embora um pouco rudimentar e limitada.
Alguns foram ainda mais longe. Georg van Driem desenvolveu a teoria do "simbiosismo", que implica que as línguas são formas de vida em si mesmas. Antigas teorias lingüísticas consideravam a linguagem uma espécie de parasita, mas van Driem acredita que vivemos em colaboração com as entidades meméticas que habitam nossos cérebros. Vivemos em uma relação simbiótica com os organismos linguísticos: sem nós eles não podem existir, e sem eles não somos diferentes dos macacos. Ele acredita que a ilusão de consciência e livre arbítrio emanou da interação de instintos animais, fome e luxúria de um portador humano e um simbionte linguístico reproduzido com a ajuda de ideias e significados.
Vida sintética baseada em XNA
A vida na Terra é baseada em duas moléculas transportadoras de informações, DNA e RNA, e os cientistas há muito se perguntam se outras moléculas semelhantes poderiam ser criadas. Embora qualquer polímero possa armazenar informações, o RNA e o DNA representam a hereditariedade, a codificação e a transmissão da informação genética e são capazes de se adaptar ao longo do tempo através da evolução. DNA e RNA são cadeias de moléculas de nucleotídeos que consistem em três componentes químicos - fosfato, um grupo de açúcar de cinco carbonos (desoxirribose no DNA ou ribose no RNA) e uma das cinco bases padrão (adenina, guanina, citosina, timina ou uracila).
Em 2012, um grupo de cientistas da Inglaterra, Bélgica e Dinamarca foi o primeiro no mundo a desenvolver ácido xenonucléico (XNA, XNA), nucleotídeos sintéticos que funcional e estruturalmente se assemelham ao DNA e RNA. Eles foram desenvolvidos substituindo os grupos de açúcar da desoxirribose e ribose por vários substitutos. Essas moléculas já foram feitas antes, mas pela primeira vez na história elas foram capazes de se reproduzir e evoluir. No DNA e no RNA, a replicação ocorre por moléculas de polimerase que podem ler, transcrever e transcrever reversamente as sequências normais de ácido nucleico. O grupo desenvolveu polimerases sintéticas que criaram seis novos sistemas genéticos: HNA, CeNA, LNA, ANA, FANA e TNA.
Um dos novos sistemas genéticos, HNA, ou ácido hexitonucleico, era robusto o suficiente para armazenar apenas a quantidade certa de informação genética que poderia servir de base para sistemas biológicos. Outro, o ácido treosonucléico, ou TNA, acabou se revelando um candidato potencial para a misteriosa bioquímica primária que reinava no início da vida.
Existem muitos usos potenciais para esses avanços. Pesquisas futuras podem ajudar a desenvolver melhores modelos para o surgimento da vida na Terra e terão implicações para as invenções biológicas. O XNA tem usos terapêuticos porque é possível criar ácidos nucléicos para tratar e se ligar a alvos moleculares específicos que não se deterioram tão rapidamente quanto o DNA ou RNA. Eles podem até mesmo formar a base de máquinas moleculares ou, em geral, uma forma de vida artificial.
Mas antes que isso seja possível, outras enzimas devem ser desenvolvidas que sejam compatíveis com um dos XNAs. Alguns deles já foram desenvolvidos no Reino Unido no final de 2014. Também existe a possibilidade de que o XNA possa prejudicar organismos de RNA / DNA, portanto, a segurança deve estar em primeiro lugar.
Cromodinâmica, força nuclear fraca e vida gravitacional
Em 1979, o cientista e nanotecnologista Robert Freitas Jr. propôs uma possível vida não biológica. Ele afirmou que o possível metabolismo dos sistemas vivos é baseado em quatro forças fundamentais - eletromagnetismo, força nuclear forte (ou cromodinâmica quântica), força nuclear fraca e gravidade. A vida eletromagnética é a vida biológica padrão que temos na Terra.
A vida cromodinâmica poderia ser baseada em uma força nuclear forte, que é considerada a mais forte das forças fundamentais, mas apenas em distâncias extremamente curtas. Freitas teorizou que tal meio poderia ser possível em uma estrela de nêutrons, um objeto pesado em rotação de 10-20 quilômetros de diâmetro com a massa de uma estrela. Com uma densidade incrível, poderoso campo magnético e gravidade 100 bilhões de vezes mais forte do que na Terra, tal estrela teria um núcleo com uma crosta de ferro cristalino de 3 km. Abaixo dele haveria um mar com nêutrons incrivelmente quentes, várias partículas nucleares, prótons e núcleos atômicos, e possíveis "macro-núcleos" ricos em nêutrons. Esses macronúcleos, em teoria, poderiam formar grandes supernúcleos, análogos às moléculas orgânicas, os nêutrons agiriam como o equivalente à água em um bizarro sistema pseudobiológico.
Freitas via as formas de vida baseadas em interações nucleares fracas como improváveis, uma vez que as forças fracas operam apenas na faixa subnuclear e não são particularmente fortes. Como o decaimento radioativo beta e o decaimento livre de nêutrons freqüentemente mostram, formas de vida com interações fracas poderiam existir com o controle cuidadoso das interações fracas em seu ambiente. Freitas imaginou criaturas feitas de átomos com excesso de nêutrons que se tornam radioativos ao morrer. Ele também sugeriu que existem regiões do Universo onde uma força nuclear fraca é mais forte, o que significa que as chances de tal vida emergir são maiores.
Seres gravitacionais também podem existir, uma vez que a gravidade é a força fundamental mais abundante e eficaz no universo. Essas criaturas poderiam receber energia da própria gravidade, recebendo poder ilimitado de colisões de buracos negros, galáxias e outros objetos celestes; criaturas menores da rotação dos planetas; o menor - da energia de cachoeiras, vento, marés e correntes oceânicas, possivelmente terremotos.
Poeira e formas de vida de plasma
A vida orgânica na Terra é baseada em moléculas com compostos de carbono, e já descobrimos possíveis compostos para formas alternativas. Mas em 2007, um grupo internacional de cientistas liderado por V. N. Tsytovich, do Instituto de Física Geral da Academia Russa de Ciências, documentou que, nas condições certas, partículas de poeira inorgânica podem se acumular em estruturas espirais, que irão interagir umas com as outras de maneira inerente ao química orgânica. Esse comportamento também nasce no estado de plasma, o quarto estado da matéria depois de sólido, líquido e gasoso, quando os elétrons se desprendem dos átomos, deixando uma massa de partículas carregadas.
O grupo de Tsytovich descobriu que quando as cargas eletrônicas são separadas e o plasma é polarizado, as partículas do plasma se auto-organizam em estruturas espirais como um saca-rolhas, eletricamente carregadas e são atraídas umas pelas outras. Eles também podem se dividir fazendo cópias de estruturas originais, como o DNA, e induzir cargas em seus vizinhos. De acordo com Tsytovich, “essas estruturas de plasma complexas e auto-organizadas atendem a todos os requisitos necessários para serem consideradas candidatas a matéria viva inorgânica. São autônomos, se reproduzem e evoluem”.
Alguns céticos acreditam que tais afirmações chamam mais a atenção do que afirmações científicas sérias. Embora as estruturas helicoidais no plasma possam se assemelhar ao DNA, similaridade na forma não implica necessariamente similaridade na função. Além disso, o fato de as espirais se reproduzirem não significa potencial para a vida; nuvens também fazem isso. Ainda mais desanimador, muitas das pesquisas foram feitas em modelos de computador.
Um dos participantes do experimento também relatou que, embora os resultados se parecessem com a vida, no final eram "apenas uma forma especial de cristal de plasma". E, no entanto, se as partículas inorgânicas no plasma podem crescer em formas de vida evolutivas e autorreplicantes, elas podem ser a forma de vida mais abundante do universo, graças ao plasma onipresente e às nuvens de poeira interestelar em todo o espaço.
Células químicas inorgânicas
O professor Lee Cronin, químico da Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade de Glasgow, sonha em criar células vivas de metal. Ele usa polioxometalatos, uma série de átomos de metal ligados ao oxigênio e ao fósforo, para criar bolhas semelhantes a células, que ele chama de "células químicas inorgânicas", ou iCHELLs (uma sigla que pode ser traduzida como "neocelli").
O grupo de Cronin começou criando sais de íons carregados negativamente de grandes óxidos de metal ligados a um pequeno íon carregado positivamente como hidrogênio ou sódio. Uma solução desses sais é então injetada em outra solução salina cheia de grandes íons orgânicos carregados positivamente ligados a pequenos íons carregados negativamente. Os dois sais se encontram e trocam partes, de modo que grandes óxidos de metal se associam com grandes íons orgânicos, formando uma espécie de bolha impermeável à água. Ao modificar a estrutura do óxido metálico, as bolhas podem adquirir as propriedades das membranas celulares biológicas que permitem e liberam seletivamente substâncias químicas da célula, o que poderia permitir o mesmo tipo de reações químicas controladas que ocorrem nas células vivas.
A equipe também fez bolhas dentro das bolhas ao imitar as estruturas internas das células biológicas e fez progressos na criação de uma forma artificial de fotossíntese que poderia ser usada para criar células vegetais artificiais. Outros biólogos sintéticos apontam que tais células podem nunca se tornar vivas até que tenham um sistema de replicação e evolução como o DNA. Cronin não perde a esperança de que um maior desenvolvimento dê frutos. As possíveis aplicações dessa tecnologia também incluem o desenvolvimento de materiais para dispositivos de combustível solar e, é claro, medicamentos.
De acordo com Cronin, “o objetivo principal é criar células químicas complexas com propriedades vivas que podem nos ajudar a entender o desenvolvimento da vida e seguir o mesmo caminho para trazer novas tecnologias baseadas na evolução para o mundo material - um tipo de tecnologias vivas inorgânicas”.
Sondas Von Neumann
Vida artificial baseada em máquina é uma ideia bastante comum, quase banal, então vamos apenas dar uma olhada nas sondas de Von Neumann para não contorná-la. Eles foram inventados em meados do século 20 pelo matemático e futurista húngaro John von Neumann, que acreditava que, para reproduzir as funções do cérebro humano, uma máquina deve ter mecanismos de autocontrole e autocura. Então ele teve a ideia de criar máquinas que se auto-reproduziam, a partir da observação da crescente complexidade da vida no processo de reprodução. Ele acreditava que tais máquinas poderiam se tornar uma espécie de construtor universal, o que permitiria não só criar réplicas completas de si mesma, mas também melhorar ou alterar versões, realizando evolução e aumentando a complexidade ao longo do tempo.
Outros futuristas como Freeman Dyson e Eric Drexler aplicaram rapidamente essas idéias à exploração espacial e criaram a sonda von Neumann. Enviar um robô autorreplicante para o espaço pode ser a forma mais eficiente de colonizar uma galáxia, pois pode capturar toda a Via Láctea em menos de um milhão de anos, mesmo na velocidade da luz.
Como Michio Kaku explicou:
“A sonda von Neumann é um robô projetado para alcançar sistemas estelares distantes e criar fábricas que construirão milhares de cópias de si mesmas. Uma lua morta, nem mesmo um planeta, pode ser um destino ideal para as sondas de von Neumann, pois facilitará o pouso e a decolagem dessas luas, e também porque as luas não sofrem erosão. As sondas poderiam viver da terra, minerando ferro, níquel e outras matérias-primas para construir fábricas de robótica. Eles criariam milhares de cópias de si mesmos, que então se dispersariam em busca de outros sistemas estelares."
Ao longo dos anos, várias versões da ideia básica da sonda von Neumann foram concebidas, incluindo sondas de exploração e exploração para explorar e observar civilizações extraterrestres em silêncio; sondas de comunicação espalhadas por todo o espaço para melhor captar sinais de rádio alienígenas; sondas de trabalho para a construção de estruturas espaciais supermassivas; colonizando sondas que irão conquistar outros mundos. Pode até haver sondas orientadoras que levarão jovens civilizações ao espaço. Infelizmente, pode haver sondas berserker, cuja tarefa será destruir vestígios de qualquer matéria orgânica no espaço, seguido pela construção de sondas policiais que irão refletir esses ataques. Dado que as sondas de von Neumann podem se tornar uma espécie de vírus espacial, devemos ter cuidado ao desenvolvê-las.
Hipótese de Gaia
Em 1975, James Lovelock e Sidney Upton co-escreveram um artigo para o New Scientist intitulado "Finding Gaia". Aderindo à visão tradicional de que a vida se originou na Terra e floresceu devido às condições materiais corretas, Lovelock e Upton sugeriram que a vida, portanto, desempenhava um papel ativo na manutenção e determinação das condições para sua sobrevivência. Eles sugeriram que toda matéria viva na Terra, no ar, nos oceanos e na superfície faz parte de um único sistema que se comporta como um superorganismo que é capaz de ajustar a temperatura na superfície e a composição da atmosfera de uma forma necessária à sobrevivência. Eles chamaram esse sistema de Gaia, em homenagem à deusa grega da terra. Existe para manter a homeostase, graças à qual a biosfera pode existir na terra.
Lovelock tem trabalhado na hipótese de Gaia desde meados da década de 1960. A ideia básica é que a biosfera da Terra tem vários ciclos naturais e, quando um dá errado, os outros compensam de uma forma que mantém a capacidade vital. Isso poderia explicar por que a atmosfera não é feita inteiramente de dióxido de carbono ou por que os mares não são muito salgados. Embora erupções vulcânicas tenham tornado a atmosfera primitiva predominantemente dióxido de carbono, surgiram bactérias e plantas produtoras de nitrogênio que produzem oxigênio por meio da fotossíntese. Milhões de anos depois, a atmosfera mudou a nosso favor. Enquanto os rios carregam o sal das rochas para os oceanos, a salinidade dos oceanos permanece estável em 3,4%, à medida que o sal se infiltra pelas rachaduras no fundo do oceano. Estes não são processos conscientes, mas o resultado de feedback,que mantém os planetas em equilíbrio habitável.
Outras evidências incluem que, se não fosse pela atividade biótica, o metano e o hidrogênio desapareceriam da atmosfera em apenas algumas décadas. Além disso, apesar de um aumento de 30% na temperatura do Sol nos últimos 3,5 bilhões de anos, a temperatura global média oscilou apenas 5 graus Celsius, graças a um mecanismo regulador que remove o dióxido de carbono da atmosfera e o aprisiona em matéria orgânica fossilizada.
Inicialmente, as idéias de Lovelock foram recebidas com ridículo e acusações. Com o tempo, entretanto, a hipótese de Gaia influenciou as idéias sobre a biosfera terrestre, ajudando a formar sua percepção integral no mundo científico. Hoje, a hipótese de Gaia é mais respeitada do que aceita pelos cientistas. Em vez disso, é uma estrutura cultural positiva dentro da qual a pesquisa científica na Terra como um ecossistema global deve ser conduzida.
O paleontólogo Peter Ward desenvolveu a hipótese competitiva de Medeia, batizada em homenagem à mãe que matou seus filhos, na mitologia grega, cuja ideia principal é que a vida é inerentemente autodestrutiva e suicida. Ele aponta que, historicamente, a maioria das extinções em massa foi causada por formas de vida, como microorganismos ou hominídeos nas calças, que prejudicam gravemente a atmosfera terrestre.
