Abiogênese: principais teorias - Ciência - 2023

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oabiogênese refere-se à série de processos e etapas que deram origem às primeiras formas de vida na Terra, a partir de blocos monoméricos inertes, que com o passar do tempo conseguiram aumentar sua complexidade. À luz dessa teoria, a vida surgiu de moléculas não vivas, nas condições adequadas.

É provável que depois que a abiogênese produziu sistemas de vida simples, a evolução biológica agiu para dar origem a todas as formas de vida complexas que existem hoje.

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

Sugere-se que o LUCA deve ter um código genético baseado na molécula de DNA, que com suas quatro bases agrupadas em tripletos, codifica os 20 tipos de aminoácidos que compõem as proteínas. Os pesquisadores que buscam entender a origem da vida estudam os processos de abiogênese que deram origem ao LUCA.

A resposta a esta pergunta tem sido amplamente questionada e freqüentemente está envolta em uma névoa de mistério e incerteza. Por isso, centenas de biólogos propuseram uma série de teorias que vão 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 as formas mais simples de vida emergiram de precursores sem vida.

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

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

Essas supostas condições pré-bióticas são freqüentemente 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 para cientistas e filósofos desde a época de Aristóteles. Segundo este importante pensador, a matéria em decomposição poderia ser transformada em animais vivos 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 vida procede da vida".

Posteriormente, um número bastante grande de modelos, teorias e especulações tentaram elucidar as condições e processos que levaram à origem da vida.

As teorias mais destacadas, tanto do ponto de vista histórico como científico, que buscaram explicar a origem dos primeiros sistemas vivos serão descritas a seguir:

Teoria da Geração Espontânea

No início do século XVII, postulou-se que as formas de vida podiam emergir de elementos sem vida. A teoria da geração espontânea foi amplamente aceita pelos pensadores da época, uma vez que teve o apoio da Igreja Católica. Assim, os seres vivos podem germinar tanto de seus pais quanto de matéria não viva.

Entre os exemplos mais famosos usados para apoiar essa teoria estão o aparecimento de vermes e outros insetos na carne decomposta, sapos que surgiram da lama e ratos que emergiram de roupas sujas e suor.

Na verdade, havia receitas que prometiam a criação de animais vivos. Por exemplo, para criar ratos a partir de matéria não viva, grãos de trigo tiveram que ser combinados com roupas sujas em um ambiente escuro e roedores vivos apareceram com o passar dos dias.

Os defensores dessa mistura argumentaram que o suor humano nas roupas e a fermentação do trigo foram os agentes que direcionaram a formação da vida.

Refutação da geração espontânea

No século XVII, as falhas e lacunas nas afirmações da teoria da geração espontânea começaram a ser notadas. Não foi até 1668 que o físico italiano Francesco Redi concebeu um projeto experimental adequado para rejeitá-lo.

Em seus experimentos controlados, Redi colocou pedaços finamente cortados de carne embrulhados em musselina em recipientes esterilizados. Esses potes foram devidamente tapados com gaze para que nada pudesse entrar em contato com a carne. Além disso, o experimento apresentou outro conjunto de potes que não foram tampados.

Com o passar dos dias, os vermes só foram observados nos potes descobertos, pois as moscas podiam entrar livremente e botar os ovos. No caso dos potes tampados, os ovos foram colocados diretamente sobre a gaze.

Da mesma forma, o pesquisador Lazzaro Spallanzani desenvolveu uma série de experimentos para rejeitar as premissas da geração espontânea. Para isso, fez uma série de caldos que submeteu a fervura prolongada para destruir quaisquer microrganismos que ali vivessem.

No entanto, os proponentes da geração espontânea alegavam que a quantidade de calor a que os caldos eram expostos era excessiva e destruía a "força vital".

Contribuições de Pasteur

Mais tarde, em 1864, o biólogo e químico francês Louis Pasteur se propôs a acabar com os postulados da geração espontânea.

Para atender a esse objetivo, a Pasteur fabricou recipientes de vidro conhecidos como "frascos de pescoço de ganso", por serem longos e curvos nas pontas, evitando a entrada de qualquer microorganismo.

Nesses recipientes, Pasteur fervia uma série de caldos que permaneciam estéreis. Quando o pescoço de um deles se quebrou, ele se contaminou e os microrganismos proliferaram em pouco tempo.

As evidências fornecidas por Pasteur eram irrefutáveis, conseguindo derrubar uma teoria que perdurou por 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 por meio de esporos resistentes a condições extremas.

Logicamente, a teoria da panspermia foi cercada de muita polêmica, além de não fornecer realmente 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 microrganismos só se desenvolvem de outros, ou seja, a vida só pode vir da vida. Este fenômeno foi denominado "biogênese".

Nessa perspectiva, surgiriam as teorias da evolução química, lideradas pelo russo Alexander Oparin e pelo inglês John D. S. Haldane.

Essa visão, também chamada de teoria quimiossintética Oparin-Haldane, propõe que em um ambiente prebiótico a Terra tinha uma atmosfera desprovida de oxigênio e rica em vapor d'água, metano, amônia, dióxido de carbono e hidrogênio, tornando-a altamente redutiva.

Neste ambiente ocorreram diferentes forças, como descargas elétricas, radiação solar e radioatividade. Essas forças agiram sobre os 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 simulou as supostas condições antigas da atmosfera terrestre seguindo a teoria de Oparin-Haldane.

Stanley e Urey descobriram que nessas condições "primitivas", compostos inorgânicos simples podem dar origem a moléculas orgânicas complexas, essenciais para a vida, como aminoácidos, ácidos graxos, uréia, entre outros.

Formação de polímero

Embora os experimentos acima mencionados sugiram uma forma plausível de origem das biomoléculas que fazem parte de sistemas vivos, eles não sugerem qualquer explicação para o processo de polimerização e complexidade crescente.

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

No fundo do oceano, as fontes hidrotermais são uma fonte apropriada de catalisadores, como ferro e níquel. De acordo com experimentos em laboratórios, esses metais participam de reações de polimerização.

Por fim, nas fossas oceânicas existem piscinas quentes, que devido aos processos de evaporação podem favorecer a concentração de monômeros, favorecendo a formação de moléculas mais complexas. A hipótese da "sopa primordial" é baseada nesta suposição.

Reconciliação dos resultados de Miller e Pasteur

Seguindo a ordem de ideia discutida nas seções anteriores, temos que os experimentos de Pasteur verificaram que a vida não surge de materiais inertes, enquanto as evidências de Miller e Urey indicam que sim, mas no nível molecular.

Para reconciliar os dois resultados, deve-se ter em mente que a composição da atmosfera terrestre hoje é totalmente diferente da atmosfera pré-biótica.

O oxigênio presente na atual atmosfera funcionaria como um "destruidor" das moléculas em formação. Deve-se considerar também que as fontes de energia que supostamente impulsionaram a formação das 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 blocos estruturais e grandes biomoléculas, chamadas proteínas, ácidos nucléicos e lipídeos. Com eles você pode "armar" a base da vida atual: as células.

A vida se perpetua na célula, e Pasteur parte desse princípio para afirmar que todo ser vivo deve provir de outro pré-existente.

Mundo RNA

O papel da autocatálise durante a abiogênese é crucial, por isso uma das hipóteses mais famosas sobre a origem da vida é a do mundo do RNA, que postula a partir de moléculas de cadeia única com capacidade de autorreplicação.

Essa noção de RNA sugere que os primeiros biocatalisadores não eram moléculas de natureza proteica, mas sim moléculas de RNA - ou um polímero semelhante a ele - com capacidade de catalisar.

Essa suposição se baseia na propriedade do RNA de sintetizar fragmentos curtos por meio de um template que direciona o processo, além de promover a formação de peptídeos, ésteres e ligações glicosídicas.

Segundo essa teoria, o RNA ancestral estava associado a alguns cofatores, como metais, pirimidinas e aminoácidos. Com o avanço e o aumento da complexidade do metabolismo, surge a capacidade de sintetizar polipeptídeos.

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

Concepções atuais da origem da vida

Atualmente, suspeita-se que a vida se originou em um cenário extremo: áreas oceânicas próximas a fontes vulcânicas onde as temperaturas podem chegar a 250 ° C e a pressão atmosférica ultrapassa 300 atmosferas.

Essa suspeita surge da diversidade de formas de vida encontradas nessas regiões hostis e este princípio é conhecido como a “teoria do mundo quente”.

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

A estabilidade térmica desses ambientes, a proteção que proporcionam contra mudanças bruscas e o fluxo constante de gases são alguns dos atributos positivos que tornam o fundo do mar e as fontes vulcânicas ambientes adequados para a origem da vida.

Termos de 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 têm sido 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 vivas, enquanto a abiogênese se refere à origem da vida a partir de matéria não viva.

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

Referências

Bergman, J. (2000). Por que a abiogênese é impossível. Creation Research Society Quarterly, 36(4).
Pross, A., & Pascal, R. (2013). A origem da vida: o que sabemos, o que podemos saber e o que nunca saberemos. Biologia Aberta, 3(3), 120190.
Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Vida: a ciência da biologia. Panamerican Medical Ed.
Sagan, C. (1974). Sobre os termos ‘biogênese’ e ‘abiogênese’. Origens da vida e evolução das biosferas, 5(3), 529–529.
Schmidt, M. (2010). Xenobiologia: uma nova forma de vida como a última ferramenta de biossegurança. Bioessays, 32(4), 322–331.
Serafino, L. (2016). A abiogênese como desafio teórico: Algumas reflexões. Jourfinal da biologia teórica, 402, 18–20.