Três idéias sobre a origem da vida
Há três posições “filosóficas” em relação à origem da vida. A primeira relaciona-se aos mitos da “criação”, que afirmam que a vida foi criada por uma força suprema ou ser superior; essa hipótese, evidentemente, foge ao campo de ação do raciocínio científico, não podendo ser testada e nem refutada pelos métodos usados pela ciência.
Uma segunda posição se refere à possibilidade de a vida ter se originado fora do planeta Terra e ter sido “semeada” por pedaços de rochas, como meteoritos, que teriam trazido “esporos” ou outras formas de vida alienígena. Esses teriam evoluído nas condições favoráveis da Terra, até originar a diversidade de seres vivos que conhecemos.
Um dado interessante: chegam todos os anos, à superfície da Terra, ao redor de mil toneladas de meteoritos. Em algumas dessas rochas, foram encontradas substâncias orgânicas, como aminoácidos e bases nitrogenadas. Ficou bastante claro, a partir da década de 70, que a matéria orgânica é muito mais freqüente no universo do que se acreditava antigamente. Um eminente astrônomo inglês, sir Fred Hoyle, defende a idéia de que material biológico, como vírus, poderia ter chegado do espaço; Hoyle chega a aceitar que isso aconteceria ainda hoje e que de alguma forma esse material “genético” novo poderia ser incorporado aos organismos existentes, modificando assim sua evolução!
De qualquer forma, essas idéias não são seriamente consideradas pela maioria dos cientistas; para começo de conversa, o aquecimento de qualquer corpo que entrasse na atmosfera terrestre seria de tal ordem, que destruiria qualquer forma de vida semelhante às que conhecemos hoje. Por outro lado, aceitar que a vida apareceu “fora” da Terra somente “empurraria” o problema para diante, já que não esclareceria como a vida teria surgido fora daqui.
A terceira posição, a mais em voga hoje, aceita que a vida pode ter surgido espontaneamente sobre o planeta Terra, através da evolução química de substâncias não vivas. Não é fácil ou seguro verificar eventos que ocorreram há bilhões de anos, quando nosso planeta era muito diferente do que é hoje; no entanto, os cientistas conseguiram reproduzir algumas das condições originais em laboratório e descobriram muitas evidências geológicas, químicas e biológicas que reforçam essa hipótese. Essa terceira posição foi defendida pela primeira vez pelo cientista russo Oparin, em 1936, como veremos nos itens a seguir.
Algumas pistas sobre o problema
Nos últimos 120 anos, várias idéias sobre a origem da Terra, sua idade, as condições primitivas da atmosfera foram surgindo. Em particular, verificou-se que os mesmos elementos que predominam nos organismos vivos (carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio) também existem fora deles; nos organismos vivos estes elementos estão combinados de maneira a formar moléculas complexas, como proteínas, polissacarídeos, lipídios e ácidos nucléicos. A diferença básica, então, entre matéria viva e matéria bruta estaria sobretudo ao nível da organização desses elementos. O químico Wöhler, em 1828, já havia fornecido a seguinte pista: substâncias “orgânicas” ou complexas, como a uréia, podem ser formadas em condições de laboratório a partir de substâncias simples, “inorgânicas”. Se as condições adequadas surgiram da Terra, no passado, então a vida poderia ter aparecido do inorgânico.
Uma simples análise das características que os seres vivos exibem hoje mostra, independentemente de sua forma ou tamanho, a presença dos mesmos “tijolos” básicos em todos eles: açúcares simples, os 20 tipos de aminoácidos, os 4 nucleotídeos de DNA e os 4 de RNA, e os lipídios. Ora, depois da pista dada por Wöhler, a que nos referimos, os químicos descobriram que esses compostos podem ser feitos em laboratório, se houver uma fonte de carbono, de nitrogênio, e uma certa quantidade de energia disponível. Assim sendo, se as condições adequadas tivessem estado presentes, no passado da Terra, essas substâncias poderiam ter se formado sem grandes dificuldades.
Várias dessas idéias foram organizadas e apresentadas de forma clara e coerente pelo bioquímico russo Aleksandr I. Oparin, em 1936, no seu livro “A origem da vida”. Repare que, na época, ainda não se sabia que os ácidos nucléicos constituem o material genético dos seres vivos. Vamos enumerar os pontos fundamentais das idéias que Oparin apresenta.
As idéias de Oparin
1) A idade aproximada da Terra é de 4,5 bilhões de anos, tendo a crosta se solidificado há uns 2,5 bilhões de anos.
2) A composição da atmosfera primitiva foi provavelmente diferente da atual; não havia nela O2 ou N2; existia amônia (NH3), metano (CH4), vapor de água (H2O) e hidrogênio (H2).
3) O vapor de água se condensou à medida que a temperatura da crosta diminuiu. Caíram chuvas sobre as rochas quentes, o que provou nova evaporação, nova condensação e assim por diante. Portanto, um ativo ciclo de chuvas.
4) Radiações ultravioleta e descargas elétricas das tempestades agiram sobre as moléculas da atmosfera primitiva: algumas ligações químicas foram desfeitas, outras surgiram; apareceram assim novos compostos na atmosfera, alguns dos quais orgânicos, como os aminoácidos, por exemplo.
5) Aminoácidos e outros compostos foram arrastados pela água até a crosta ainda quente. Compostos orgânicos combinaram-se entre si, formando moléculas maiores, como os “proteinóides” (ou substâncias similares a proteínas).
6) Quando a temperatura das rochas tornou-se inferior a 100oC, já foi possível a existência de água líquida na superfície do globo: os mares estavam se formando. As moléculas orgânicas foram arrastadas para os mares. Na água, as probabilidades de encontro e choques entre moléculas aumentaram muito; formaram-se agregados moleculares maiores, os coacervados.
7) Os coacervados ainda não são seres vivos; no entanto eles continuam se chocando e reagindo durante um tempo extremamente longo; algum coacervado pôde casualmente atingir a complexidade necessária (lembre-se de que a diferença entre vida e não vida é mera questão de organização). Daí em diante, se tal coacervado teve a propriedade de duplicar-se, pode-se admitir que surgiu a vida, mesmo que sob uma forma extremamente primitiva.
A comprovação experimental
O bioquímico Miller tentou reproduzir em laboratório algumas das condições previstas por Oparin. Construiu um aparelho, que era um sistema fechado, no qual fez circular durante 7 dias uma mistura de gases: metano, hidrogênio, amônia e vapor de água estavam presentes. Um reservatório de água aquecido à temperatura de ebulição permitia a formação de mais vapor de água, que circulava arrastando os outros gases.
Num certo lugar do aparelho, a mistura era submetida a descargas elétricas constantes, simulando os “raios” das tempestades que se acredita terem existido na época. Um pouco adiante, a mistura era esfriada e, ocorrendo condensação, tornava-se novamente líquida. Ao fim da semana, a água do reservatório, analisada pelo método da cromatografia, mostrou a presença de muitas moléculas orgânicas, entre as quais alguns aminoácidos.
Miller, com esta experiência, não provava que aminoácidos realmente se formaram na atmosfera primitiva; apenas demonstrava que, caso as condições de Oparin tivessem se verificado, a síntese de aminoácidos teria sido perfeitamente possível.
Fox, em 1957, realiza a seguinte experiência: aquece uma mistura seca de aminoácidos e verifica que entre muitos deles acontecem ligações peptídicas, formando-se moléculas semelhantes a proteínas (lembre-se de que na ligação peptídica ocorre perda de água ou desidratação). Os resultados de Fox reforçam a seguinte idéia: se, de fato, aminoácidos caíram sobre as rochas quentes, trazidos pela água da chuva, eles poderiam ter sofrido combinações formando moléculas maiores, os proteinóides, que acabariam sendo carregadas aos mares em formação. Percebe-se que Fox tenta testar parte das idéias de Oparin, e seu ponto de partida foi, sem dúvida, a experiência de Miller.
A química dos colóides explica e prevê a reunião de grandes moléculas em certas condições, formando os agregados que chamamos coacervados.
É evidente, porém, que a última etapa da hipótese de Oparin nunca poderá ser testada em laboratório; em outros termos, para conseguirmos que um entre trilhões de coacervados se transformasse, por acaso, em um ser vivo muito simples, teríamos de dispor de um laboratório tão grande quanto os mares primitivos, que contivesse, portanto, um número infinitamente grande de coacervados; além disso, teríamos de dispor de um tempo infinitamente grande, que possibilitasse inúmeras colisões e reações químicas que foram necessárias para se obter pelo menos um sucesso.
Será que, devido à impossibilidade de teste experimental, devemos repelir “a priori” esta fase? Podemos pelo menos pensar nela em termos estatísticos. Vamos dar a palavra a um célebre biólogo, George Wald, que examinou minuciosamente o assunto.
O bioquímico Miller tentou reproduzir em laboratório algumas das condições previstas por Oparin. Construiu um aparelho, que era um sistema fechado, no qual fez circular durante 7 dias uma mistura de gases: metano, hidrogênio, amônia e vapor de água estavam presentes. Um reservatório de água aquecido à temperatura de ebulição permitia a formação de mais vapor de água, que circulava arrastando os outros gases.
Num certo lugar do aparelho, a mistura era submetida a descargas elétricas constantes, simulando os “raios” das tempestades que se acredita terem existido na época. Um pouco adiante, a mistura era esfriada e, ocorrendo condensação, tornava-se novamente líquida. Ao fim da semana, a água do reservatório, analisada pelo método da cromatografia, mostrou a presença de muitas moléculas orgânicas, entre as quais alguns aminoácidos.
Miller, com esta experiência, não provava que aminoácidos realmente se formaram na atmosfera primitiva; apenas demonstrava que, caso as condições de Oparin tivessem se verificado, a síntese de aminoácidos teria sido perfeitamente possível.
Fox, em 1957, realiza a seguinte experiência: aquece uma mistura seca de aminoácidos e verifica que entre muitos deles acontecem ligações peptídicas, formando-se moléculas semelhantes a proteínas (lembre-se de que na ligação peptídica ocorre perda de água ou desidratação). Os resultados de Fox reforçam a seguinte idéia: se, de fato, aminoácidos caíram sobre as rochas quentes, trazidos pela água da chuva, eles poderiam ter sofrido combinações formando moléculas maiores, os proteinóides, que acabariam sendo carregadas aos mares em formação. Percebe-se que Fox tenta testar parte das idéias de Oparin, e seu ponto de partida foi, sem dúvida, a experiência de Miller.
A química dos colóides explica e prevê a reunião de grandes moléculas em certas condições, formando os agregados que chamamos coacervados.
É evidente, porém, que a última etapa da hipótese de Oparin nunca poderá ser testada em laboratório; em outros termos, para conseguirmos que um entre trilhões de coacervados se transformasse, por acaso, em um ser vivo muito simples, teríamos de dispor de um laboratório tão grande quanto os mares primitivos, que contivesse, portanto, um número infinitamente grande de coacervados; além disso, teríamos de dispor de um tempo infinitamente grande, que possibilitasse inúmeras colisões e reações químicas que foram necessárias para se obter pelo menos um sucesso.
Será que, devido à impossibilidade de teste experimental, devemos repelir “a priori” esta fase? Podemos pelo menos pensar nela em termos estatísticos. Vamos dar a palavra a um célebre biólogo, George Wald, que examinou minuciosamente o assunto.
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