Abiogênese: principais teorias

A abiogênese refere-se à série de processos e etapas que originaram as primeiras formas de vida na Terra, a partir de blocos monômeros inertes, que ao longo do tempo conseguiram aumentar sua complexidade. À luz desta teoria, a vida surgiu a partir de moléculas não vivas, sob as condições apropriadas.

É provável que após a abiogênese ter produzido sistemas simples de vida, a evolução biológica ajude a dar origem a todas as formas de vida complexas que existem hoje.

Alguns pesquisadores acreditam que os processos de abiogênese deveriam ter ocorrido pelo menos uma vez na história da Terra para dar origem ao hipotético organismo LUCA ou último ancestral universal comum (da sigla em inglês , último ancestral comum universal ), cerca de 4 bilhões de anos.

Sugere-se que a LUCA tenha um código genético baseado na molécula de DNA, que, com suas quatro bases agrupadas em tripletos, codifica os 20 tipos de aminoácidos que formam proteínas. Pesquisadores que tentam entender a origem da vida estudam os processos de abiogênese que deram origem à LUCA.

A resposta a esta questão tem sido amplamente questionada e é frequentemente coberta por uma névoa de mistério e incerteza. Por essa razão, centenas de biólogos propuseram uma série de teorias que envolvem desde o surgimento de uma sopa primordial até explicações relacionadas à xenobiologia e à astrobiologia.

Em que consiste?

A teoria da abiogênese é baseada em um processo químico pelo qual formas de vida mais simples emergem de precursores sem vida.

Supõe-se que o processo de abiogênese ocorreu continuamente, em contraste com a visão de emergência abruptamente em um evento de sorte. Assim, essa teoria pressupõe a existência de um continuum entre matéria não-viva e os primeiros sistemas vivos.

Da mesma forma, uma série de cenários variados é sugerida onde o início da vida poderia começar a partir de moléculas inorgânicas. Geralmente esses ambientes são extremos e diferentes das condições atuais da Terra.

Essas supostas condições prebióticas são geralmente reproduzidas em laboratório para tentar gerar moléculas orgânicas, como o famoso experimento de Miller e Urey.

A origem da vida: teorias

A origem da vida tem sido um dos tópicos mais controversos por cientistas e filósofos desde a época de Aristóteles. Segundo este importante pensador, a matéria em decomposição pode ser transformada em animal com vida graças à ação espontânea da natureza.

A abiogênese à luz do pensamento aristotélico pode ser resumida em sua famosa frase omne vivum ex vivo, que significa "toda a vida vem da vida".

Em seguida, um número bastante elevado de modelos, teorias e especulações tentou elucidar as condições e os processos que levaram à origem da vida.

A seguir, descreveremos as teorias mais destacadas, tanto do ponto de vista histórico quanto científico, que buscaram explicar a origem dos primeiros sistemas vivos:

Teoria da geração espontânea

No início do século XVII, foi postulado que formas de vida poderiam emergir de elementos sem vida. A teoria da geração espontânea foi amplamente aceita pelos pensadores da época, pois contava com o apoio da Igreja Católica. Assim, os seres vivos poderiam germinar tanto seus pais quanto a matéria não-viva.

Entre os exemplos mais famosos usados ​​para apoiar esta teoria está o aparecimento de vermes e outros insetos em carne decomposta, rãs que surgiram da lama e de ratos que emergiram de roupas sujas e suor.

De fato, havia receitas que prometiam a criação de animais vivos. Por exemplo, para criar camundongos a partir de material não-vivo, grãos de trigo tinham que ser combinados com roupas sujas em um ambiente escuro e com o passar dos dias aparecem roedores vivos.

Os defensores dessa mistura argumentaram que o suor humano em vestimentas e a fermentação do trigo eram os agentes que direcionavam a formação da vida.

Refutação da geração espontânea

No século XVII, começou a notar falhas e lacunas nas declarações da teoria da geração espontânea. Foi somente em 1668 que o físico italiano Francesco Redi criou um desenho experimental adequado para rejeitá-lo.

Em seus experimentos controlados, Redi colocou pedaços de carne finamente fatiados embrulhados em musselina em recipientes estéreis. Esses potes estavam devidamente cobertos com gaze, para que nada pudesse entrar em contato com a carne. Além disso, o experimento contou com outra série de garrafas que não foram cobertas.

Com o passar dos dias, os vermes foram observados apenas nos frascos que foram descobertos, uma vez que as moscas podiam entrar e depositar livremente os ovos. No caso de jarras tampadas, os ovos foram colocados diretamente na gaze.

Da mesma forma, o pesquisador Lazzaro Spallanzani desenvolveu uma série de experimentos para rejeitar as premissas da geração espontânea. Para isso, ele elaborou uma série de caldos que ele submeteu a ebulição prolongada para destruir qualquer microrganismo que viverá lá.

No entanto, os defensores da geração espontânea alegaram que a quantidade de calor a que os caldos eram expostos era excessiva e destruiu a "força vital".

Contribuições de Pasteur

Mais tarde, no ano de 1864, o biólogo e químico francês Louis Pasteur decidiu acabar com os postulados da geração espontânea.

Para atingir esse objetivo, a Pasteur fabricava recipientes de vidro conhecidos como "pescoço de cisne", porque eram longos e curvos nas pontas, impedindo a entrada de qualquer microorganismo.

Nestes recipientes, Pasteur fervia uma série de caldos que permaneciam estéreis. Quando o colo de um deles quebrou, ficou contaminado e os microrganismos proliferaram em pouco tempo.

As evidências fornecidas por Pasteur foram irrefutáveis, conseguindo derrubar uma teoria que durou mais de 2.500 anos.

Panspermia

No início dos anos 1900, o químico sueco Svante Arrhenius escreveu um livro intitulado " A Criação dos Mundos ", no qual ele sugeriu que a vida veio do espaço através de esporos resistentes a condições extremas.

Logicamente, a teoria da panspermia foi cercada por muita controvérsia, além de que não contribuiu realmente com uma explicação para a origem da vida.

Teoria quimiossintética

Ao examinar os experimentos de Pasteur, uma das conclusões indiretas de sua evidência é que os microorganismos só se desenvolvem de outros, isto é, a vida só pode vir da vida. Este fenômeno foi chamado de "biogênese".

Seguindo essa perspectiva, surgiriam teorias de evolução química lideradas pelo russo Alexander Oparin e o inglês John DS Haldane.

Essa visão, também chamada de teoria quimiossintética de Oparin-Haldane, propõe que em um ambiente prebiótico a Terra possuía uma atmosfera sem oxigênio e alta em vapor de água, metano, amônia, dióxido de carbono e hidrogênio, sendo altamente redutora.

Nesse ambiente, havia forças diferentes, como descargas elétricas, radiação solar e radioatividade. Essas forças atuaram em compostos inorgânicos, dando origem a moléculas maiores, criando moléculas orgânicas conhecidas como compostos prebióticos.

Experiência de Miller e Urey

Em meados da década de 1950, os pesquisadores Stanley L. Miller e Harold C. Urey conseguiram criar um sistema engenhoso que simulava as supostas condições ancestrais da atmosfera na Terra, seguindo a teoria de Oparin-Haldane.

Stanley e Urey provaram que, sob essas condições "primitivas", compostos inorgânicos simples podem originar moléculas orgânicas complexas, indispensáveis ​​à vida, como aminoácidos, ácidos graxos, uréia, entre outros.

Formação de polímero

Embora os experimentos mencionados anteriormente sugiram uma via plausível pela qual as biomoléculas que fazem parte dos sistemas vivos se originaram, elas não sugerem nenhuma explicação do processo de polimerização e aumento da complexidade.

Existem vários modelos que tentam elucidar essa questão. A primeira envolve superfícies minerais sólidas, onde a área superficial elevada e os silicatos podem atuar como catalisadores para as moléculas de carbono.

Nas profundezas do oceano, as fontes hidrotermais são uma fonte apropriada de catalisadores, como ferro e níquel. De acordo com experimentos em laboratórios, esses metais participam das reações de polimerização.

Finalmente, nos poços dos oceanos há lagoas quentes, que por processos de evaporação poderiam favorecer a concentração de monômeros, promovendo a formação de moléculas mais complexas. Neste pressuposto, a hipótese da "sopa primordial" é baseada.

Conciliando os resultados de Miller e Pasteur

Seguindo a ordem da idéia discutida nas seções anteriores, temos que os experimentos de Pasteur provaram que a vida não surge de materiais inertes, enquanto as evidências de Miller e Urey indicam que ela ocorre, mas em um nível molecular.

A fim de reconciliar os dois resultados, é necessário ter em mente que a composição da atmosfera da Terra hoje é totalmente diferente da atmosfera prebiótica.

O oxigênio presente na atmosfera atual operaria como um "destruidor" das moléculas em formação. Devemos considerar também que as fontes de energia que supostamente promoveram a formação de moléculas orgânicas não estão mais presentes com a frequência e intensidade do ambiente prebiótico.

Todas as formas de vida presentes na Terra são compostas por um conjunto de grandes blocos estruturais e biomoléculas, chamados proteínas, ácidos nucléicos e lipídios. Com eles, você pode "construir" a base da vida atual: as células.

Na célula, a vida se perpetua e, nesse princípio, Pasteur se baseia para afirmar que todo ser vivo deve vir de outro pré-existente.

Mundo de RNA

O papel da autocatálise durante a abiogênese é crucial, e é por isso que uma das hipóteses mais famosas sobre a origem da vida é a do mundo do RNA, que postula um começo a partir de moléculas de cadeia simples com capacidade de auto-replicação.

Essa noção de RNA sugere que os primeiros biocatalizadores não eram moléculas de natureza protéica, mas moléculas de RNA - ou um polímero similar a este - com a capacidade de realizar catálise.

Esta suposição é baseada na propriedade do RNA de sintetizar fragmentos curtos usando um revenimento que direciona o processo, além de promover a formação de peptídeos, ésteres e ligações glicosídicas.

De acordo com essa teoria, o RNA ancestral estava associado a alguns cofatores, como metais, pirimidinas e aminoácidos. Com o avanço e o aumento da complexidade no metabolismo, surge a capacidade de sintetizar polipeptídeos.

No curso da evolução, o RNA foi substituído por uma molécula quimicamente mais estável: o DNA.

Concepções atuais da origem da vida

Atualmente, suspeita-se que a vida tenha se originado em um cenário extremo: áreas oceânicas perto de chaminés vulcânicas, onde as temperaturas podem chegar a 250 ° C e a pressão atmosférica exceder 300 atmosferas.

Essa suspeita surge por causa da diversidade de formas de vida encontradas nessas regiões hostis e esse princípio é conhecido como "teoria do mundo quente".

Esses ambientes foram colonizados por arqueobactérias, organismos capazes de crescer, se desenvolver e reproduzir em ambientes extremos, provavelmente muito semelhantes a condições pré-bióticas (incluindo baixas concentrações de oxigênio e altos níveis de CO ₂ ).

A estabilidade térmica destes ambientes, a proteção que proporcionam contra as mudanças repentinas e o fluxo constante de gases são alguns dos atributos positivos que tornam os leitos marinhos e as chaminés vulcânicas ambientes adequados para a origem da vida.

Termos biogênese e abiogênese

Em 1974, o renomado pesquisador Carl Sagan publicou um artigo esclarecendo o uso dos termos biogênese e abiogênese. Segundo Sagan, ambos os termos foram mal utilizados em artigos relacionados a explicações sobre a origem das primeiras formas vivas.

Entre esses erros está o uso do termo biogênese como seu próprio antônimo. Ou seja, a biogênese é usada para descrever a origem da vida a partir de outras formas de vida, enquanto a abiogênese refere-se à origem da vida a partir da matéria não-viva.

Nesse sentido, uma rota bioquímica contemporânea é considerada biogênica e uma via metabólica prebiológica é abiogênica. Portanto, é necessário prestar atenção especial ao uso de ambos os termos.