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Por Marco Faustino
Existem muitas teorias para explicar a origem da vida em nosso planeta, e ao longo do tempo os cientistas vêm buscando explicações sobre de onde viemos, uma vez que isso pode nos ajudar a compreender para onde exatamente devemos olhar para sabermos que não estamos sozinhos no Universo. Um exemplo dessas teorias são as "faíscas elétricas", pois elas podem gerar aminoácidos e açúcares quando atingem um ambiente carregado com água, metano, amônia e hidrogênio. Em síntese, isso sugere que um raio pode ter ajudado a criar os blocos de construção fundamentais da vida na Terra em seus primórdios (conforme demonstrado no famoso experimento de Miller-Urey, relatado em 1953). Porém, existem teorias que dizem que as primeiras moléculas de vida podem ter se encontrado na argila, no gelo, em uma espécie de ventilação oceânica por meio de respiradouros hidrotermais submarinos, expelindo moléculas-chave ricas em hidrogênio entre outras.
Existe inclusive uma teoria que gosto muito, a panspermia, que inclusive já comentamos em diversas postagens em nosso blog sobre ela. Segundo essa teoria, nosso planeta foi "povoado" por seres vivos ou elementos precursores da vida oriundos de outros planetas; que se propagaram por meteoritos e poeira cósmica até a Terra. Essa teoria ganhou mais força com a descoberta da presença de substâncias orgânicas oriundas de outros locais do espaço, como o formaldeído, álcool etílico e alguns aminoácidos. Apesar de ser muito criticada por muitos cientistas que não acreditam que tais seres "extraterrestres" possam atravessar o espaço sem sofrer algum tipo de dano devido aos raios cósmicos, um dos pioneiros nesse assunto é o Dr. Chandra Wickramasinghe. Segundo ele, existe vida em todo o Universo, e mesma continua chegando à Terra a partir do núcleo de cometas. A evolução, inclusive, poderia acontecer pela incorporação de material genético oriundo de outros planetas.
Entretanto, nessa postagem vamos comentar sobre o resultado publicado recentemente onde cientistas do Instituto de Química de Nice, na França, simularam um cometa artificial, e o "bombardeou" com uma radiação ultravioleta simulando a energia do Sol quando era mais jovem, ou seja, na época que era muito mais ativo do que hoje, bem como com raios cósmicos provenientes do restante da galáxia. Tudo isso, é claro, em um ambiente controlado, ou seja, em laboratório. Para a satisfação de todos, boa parte do material evaporou, porém o que sobrou foi uma espécie resíduo orgânico. O mesmo não continha somente açúcares, mas também aminoácidos, álcoois, entre outros materiais. Entre tudo o que foi encontrado estava a ribose, o principal componente da molécula de RNA, sendo que a mesma é apontada por muitos cientistas como o "marco zero" da evolução biológica, ou seja, ela pode ter dado origem a vida na Terra. Vamos saber mais sobre esse assunto?
Antes de começarmos esse assunto, é importante ressaltar que esse não é um tema fácil e de cunho popular. Teremos ao longo dessa postagem alguns termos técnicos inevitáveis, porém, como sempre tentamos fazer, tentaremos explicar esse conteúdo de uma forma mais dinâmica para que vocês possam entendê-lo da melhor forma possível, e para que você chegue ao final dessa postagem com a sensação que realmente assimilou o assunto. Não temos essa ambição e nem a pretensão de dar uma aula sobre esse tema, porém vamos tentar explicá-lo para que você compreenda a importância do que foi realizado lá na França, certo?
A vida como conhecemos atualmente, desde das bactérias até chegar ao ser humano, têm duas bases moleculares essenciais: uma é a do DNA, que armazena as fórmulas para a produção de proteínas, e outra são as próprias proteínas, que realizam basicamente todo o restante, da estrutura ao metabolismo, e até mesmo colaborando com replicação do DNA (mecanismo pelo qual se permite a reprodução e a perpetuação da vida). Simplificando? O DNA de hoje precisa de proteínas para se formar, replicar e se perpetuar, e as proteínas também requerem DNA para se formar, ou seja, como um deles poderia se formar sem o outro?
A resposta para esse dilema pode ser o RNA (ácido ribonucléico), que pode armazenar informações tal como o DNA, servir como uma enzima, assim como as proteínas, e ajudar a criar tanto DNA quanto proteínas. Por mais que o desempenho do RNA não seja tão bom quanto do DNA, em um passado muito, mas muito remoto, o RNA sozinho pode ter feito o papel que hoje cabe ao DNA. Tudo o que conhecemos atualmente pode muito bem ter começado em um "mundo de RNA", uma dentre tantas teorias que tentam explicar a origem da vida na Terra. Após milhões e milhões de anos, e por meio de seleção natural, o DNA e as proteínas conseguiram dominar este "mundo do RNA", simplesmente porque são mais eficientes.
Para que vocês tenham uma ideia, um RNA com cerca de cem bases já possui propriedades relativamente eficazes de promover sua auto-replicação, condição essencial para você considerá-lo como "vivo" (existem diversas definições sobre o que podemos dizer sobre algo "vivo", mas a mais simples e funcional sugere que é vida tudo que se multiplica e transmite informação genética à geração seguinte em um mecanismo de replicação passível de falhas, dando assim margem à evolução). Simplificando, uma vez que você fabrica RNA em um ambiente em que bases são combinadas aleatoriamente, ao acaso, cedo ou tarde você vai chegar numa combinação que realiza uma auto-replicação. A partir dessa etapa, a seleção natural entra em cena: as versões que se replicam melhor deixam mais descendentes e predominam sobre as que não se replicam. Esse processo levaria então ao surgimento do DNA e das proteínas, e daí até surgir uma vida unicelular e outras formas mais complexas de vida.
Entenderam até agora? Basicamente o que descrevemos acima é a teoria chamada de "mundo de RNA". A grande questão sobre essa teoria é como o RNA teria chegado até a Terra. Embora alguns cientistas acreditem que a molécula possa ter surgido espontaneamente em nosso planeta (embora seja bem difícil reproduzi-la em um meio aquoso), outros dizem que é muito pouco provável que isso tenha acontecido. Também foram sugeridos outros ácidos nucleicos, como o PNA ou TNA. Enfim, o importante é que você tenha essa teoria em mente.
Em março de 2015, cientistas da NASA, que estudam a origem da vida, conseguiram reproduzir 3 bases nitrogenadas: a uracila (U), a citosina (C) e a timina (T). Eles descobriram que em uma amostra de gelo contendo pirimidina, sendo exposta à radiação em condições semelhantes as encontradas no espaço, é possível produzir estes "ingredientes" essenciais a vida.
A pirimidina é uma molécula em formato de anel composta por carbono e nitrogênio, no qual ela serve de estrutura central para a produção de uracila (U), citosina (C), e timina (T). Esses três componentes são encontrados no RNA (citosina e uracila) e no DNA (citosina e timina). Cada base corresponde a uma letra química no código genético do RNA (e do DNA), as famosas C, G, A e U (ou T, para o DNA). A timina é uma espécie de "uracila modificada", mas não iremos nos aprofundar nesse assunto, uma vez que isso cabe mais aos livros de ciência.
A pirimidina pode ser encontrada em meteoritos, embora os cientistas ainda não saibam exatamente a sua origem. A equipe realizou, naquela época, testes envolvendo gelo composto por água, amônia e metanol, ou metano, incluindo alto vácuo, temperaturas extremamente baixas e uma forte radiação. Como resultado a pirimidina conseguiu resistir a essas condições e ainda gerou as três bases nitrogenadas citadas acima.
Além disso, em uma série de estudos publicados no periódico cientifico Science, no final do mês de julho de 2015, revelou que o cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, aquele onde pousou o módulo Philae, enviado pela sonda Rosetta, em novembro de 2014, era uma "sopa orgânica congelada". com moléculas que podiam ser consideradas como precursoras da vida na Terra. Um planeta com condições favoráveis à vida que recebesse o cometa poderia provocar a multiplicação desses compostos que, no futuro, talvez gerassem algum processo vital.
Ao todo tinham sido encontrados 16 compostos orgânicos. Desses, quatro (metil-isocianato, acetona, propionaldeido e acetamido) jamais tinham sido identificados em um cometa. Não chegamos a publicar uma notícia sobre esse assunto, porém publicamos uma anterior, do começo daquele mês, que comentava sobre a possibilidade de haver vida extraterrestre no cometa 67P: O Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko Pode Abrigar Vida Alienígena?
Apesar dessas descobertas, a repercussão com o tempo foi naturalmente diminuindo, até que uma inusitada descoberta aconteceu. O astrônomo Nicolas Biver e sua equipe, do Observatório de Paris, na França, constatou que um cometa apelidado de "Lovejoy" ao atingir seu ponto mais próximo do sol em 30 de janeiro de 2015, liberou água em uma quantidade equivalente a 20 toneladas por segundo. Assim sendo, a equipe observou a atmosfera do cometa por volta desta época em que ele estava mais brilhante e mais ativo. Para a surpresa de todos, ele estava liberando álcool e açúcar. No total, a equipe encontrou 21 moléculas orgânicas diferentes no gás emitido pelo cometa, incluindo álcool etílico e glicolaldeído, um açúcar simples.
"Descobrimos que cometa Lovejoy estava liberando uma quantidade de álcool que seria equivalente a pelo menos 500 garrafas de vinho a cada segundo durante seu pico de atividade", disse na época, Nicolas Biver, do Observatório de Paris, na França.
Para isso eles utilizaram um radiotelescópio localizado no Pico Veleta, nas montanhas de Sierra Nevada, na Espanha, que possui cerca de 30 metros de diâmetro. A luz solar energiza as moléculas na atmosfera do cometa, fazendo com que brilhem em freqüências de microondas específicas. Cada tipo de molécula brilha em uma freqüência específica, ou seja, possui uma "assinatura própria", permitindo que a equipe pudesse indentifica-las ao utilizar os detectores do telescópio. Leia mais aqui: Astrônomos Descobrem Asteroide que Esta Liberando Álcool Etílico e Açúcar no Espaço. Interessante, não é mesmo?
A compreensão da teoria denominada de "mundo de RNA", assim como dos estudos mais recentes sobre a possibilidade da vida na Terra ter vindo de alguma forma do espaço, é de vital importância para abordamos o assunto principal dessa postagem, que envolve justamente um experimento realizado na França. É exatamente sobre ele que comentaremos a seguir.
O espaço interestelar é considerado um dos lugares mais inóspitos e solitários do Universo, perdendo apenas para o centro de um buraco negro. Porém, pode ser justamente no espaço, que aconteçam as etapas mais importantes da origem da vida. É justamente isso que aponta um estudo publicado na revista Science, na quinta-feira passada (7), onde um grupo de pesquisadores na França simulou em laboratório uma série de pequenos cristais de gelo e poeira, que estariam envolvidos no processo de formação de planetas. Resumindo, eles criaram um "cometa artificial" baseando-se em materiais encontrados no cometa 67P, quando o módulo Philae pousou no mesmo em 2014, ou seja, cristais de gelo e poeira contendo água (H2O), metanol (CH3OH) e amônia (NH3).
Como dissemos anteriormente, os organismos da Terra são compostos de DNA e RNA, os materiais genéticos que controlam a composição física dos organismos. A origem dos mesmos, assim como das moléculas primordiais das quais são constituídos, permanece incerta até hoje. Muitas dessas moléculas não teriam sobrevivido as altas temperaturas do sistema solar em que Terra se formou. Logo, os cientistas suspeitam que cometas, que se formaram em regiões mais frias, mas que viajaram em direção ao interior do nosso Sistema Solar, possam ter "entregue" o material orgânico necessário quando colidiram com a Terra.
Lembram que as análises do módulo Philae enviadas para a Terra antes da sonda desligar, identificaram 16 compostos orgânicos? Pois é, entre eles existiam elementos importantes para a criação de um tipo de açúcar chamado "ribose", que por sua vez é uma pentose, ou seja, basicamente um açúcar com 5 átomos de carbono. A ribose é importante, porque ela é considerada o principal componente estrutural do RNA, uma vez que ela é responsável por "unir" os demais componentes (uma base nitrogenada e um fosfato).
Vale a pena destacar que o Philae não detectou a ribose no cometa 67P, porém seu pouso não foi tão suave quanto se calculava. Pelo contrário, o pequeno módulo "quicou" pela superfície do cometa. Isso fez com que os importantes instrumentos que o mesmo carregava não pudessem realizar todos os experimentos que se tinha planejado anteriormente. Os cientistas não receberam amostras suficientes do sistema de perfuração e distribuição do Philae devido a inesperada "posição de pouso vertical" do módulo.
É importante ressaltar também que diversos aminoácidos (componentes das proteínas) e bases nitrogenadas (um dos componentes de ácidos nucleicos) já tenham sido encontrados em meteoritos, bem como em cometas artificiais produzidos em laboratório. Entretanto, a ribose, ou outro componente chave do RNA, ainda não tinha sido detectado em materiais extraterrestres ou conseguiram ser criados em laboratório em "condições astrofísicas realísticas".
Essa é a parte um pouco chata da postagem, porém inevitável. Saiba que em um primeiro momento, um cometa artificial foi criado pelo Instituto de Astrofísica Espacial da França. Em seguida a equipe coordenada pela astroquímica Cornelia Meinert e o professor de Química Analítica, o Dr. Uwe J. Meierhenrich, ambos do Instituto de Química de Nice, pertencente a Universidade de Nice Sophia Antipolis, em Nice, na França (os principais autores desse estudo estudo) adicionaram essa mistura de água, metanol e amônia em uma câmara de alto vácuo a -200°C.
Dessa forma os pesquisadores puderam observar a formação de grãos de poeira revestidos com gelo, a matéria-prima de cometas. O material foi irradiado com raios ultravioletas, assim como ocorre nas nuvens moleculares que formam esses grãos, e, em seguida, a amostra foi aquecida para simular sua aproximação do Sol, cuja energia empregada seria equivalente ao do jovem "Sol", que era bem mais ativo do que atualmente.
"Fomos confrontados com uma amostra muito complexa contendo uma enorme diversidade de moléculas. A identificação individual dos compostos foi, portanto, muito difícil", disse Cornelia Meinert.
"Os açúcares pareciam reagir uns com os outros. Ao final, tudo estava marrom como caramelo. A identificação da ribose e das demais moléculas de açúcar relacionadas na simulação de gelo cometário é algo novo e totalmente inesperado", completou.
A composição foi analisada pelo Instituto de Química de Nice, otimizando um método extremamente sensível e preciso (cromatografia gasosa multidimensional acoplada com a espectrometria de massa de tempo de voo). Vários açúcares foram detectados, incluindo a ribose. A sua diversidade e abundância relativa sugerem que eles foram formados a partir de formaldeído (uma molécula encontrada no espaço e em cometas que se formam a partir de metanol e água em grandes quantidades).
Basicamente, Cornelia Meinert e sua equipe propuseram que a ribose é formada, em seu modelo de cometa, através de uma "reação de formose", um processo que envolve a formação de açúcares a partir de blocos de construção de formaldeído. Eles sugeriram que o formaldeído primeiramente condensa a si mesmo em uma reação de autocatálise para formar o glicolaldeído, e depois gera uma série de reações que resultam na ribose e outros açúcares que possuem cinco carbonos tais como: a arabinose e a xilose. Isso é praticamente uma abiogênese, que atualmente é entendida como a origem química da vida a partir de reações em compostos orgânicos originados abioticamente. Entretanto, Cornelia e sua equipe ainda não sabem exatamente o mecanismo no qual todo esse processo ocorreu.
Embora a existência da ribose em "cometas de verdade" ainda necessite de uma confirmação futura, esta descoberta completa a lista dos blocos de construção moleculares da vida, que podem ser formados em gelo interestelar. Ela também fornece um importante apoio adicional à teoria de que os cometas são a fonte das moléculas orgânicas, que tornaram possível a vida na Terra, e talvez em outras partes do universo. De qualquer forma, isso teve uma grande repercussão na comunidade científica.
"A detecção de ribose é realmente emocionante e fornece ideias sobre a origem pré-biótica de um composto crítico e necessário para a vida", disse Donald Brownlee, astrônomo da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, que não está envolvido com esse estudo, por email para o site Discovery News.
"Nos primeiros milhões de anos, as regiões exteriores do sistema solar continham grandes quantidades de grãos de poeira revestido de gelo e a irradiação UV proposta destes grãos é certamente uma importante fonte de materiais orgânicos. Parece ser um presente maravilhoso da natureza que esse processo possa produzir a ribose. Poderíamos não estar aqui sem ela", completou.
Donald Brownlee também se mostrou favorável a ideia que a ribose pudesse sobreviver, por exemplo, a uma entrada atmosférica, visto que o núcleo gelado dos cometas a preservaria e disseminaria a ribose através de partículas de poeira cósmica na atmosfera. Para ele uma pergunta muito interessante é se a Terra poderia produzir a ribose e outras moléculas críticas ou se as mesmas teriam que vir de algum outro lugar. Segundo ele, a irradiação de compostos voláteis congelados é um processo natural no espaço, mas não ocorrem facilmente na Terra.
"Quando você pensa sobre a origem da vida na Terra, é muito interessante que os açúcares, especialmente aqueles que formam uma parte essencial da espinha dorsal do RNA, possam estar em pequenos grãos de gelo à espera de serem enviados ao nosso planeta. É incrível ver a diversidade de açúcares relativamente complexos provenientes de uma simples mistura congelada", disse Michael P. Callahan, que estuda a origem química da vida, na Universidade Estadual de Boise, em Idaho, no Estados Unidos (outro que não participou do estudo), para o site da revista Chemical & Engineering News.
Conforme apontado pelo site Mensageiro Sideral, o resultado desse estudo também ajuda a desfazer o paradoxo entre o fato de que todas as evidências paleontológicas indicam que a vida na Terra teria começado nos oceanos e a dificuldade de sintetizar RNA em um meio aquoso. Se pelo menos parte dessa química, como a ribose, veio pronta do espaço, e apenas foi semeada no primitivo oceano terrestre, o problema então desaparece.
Entretanto, existem muitos mistérios que ainda precisam ser desvendados. O site Popular Science lembra que partículas como a ribose não são suficientes para gerar a vida por si próprias. Elas precisariam estar presentes no ambiente ideal, juntamente com outros componentes importantes. Ressaltou ainda que outros pesquisadores estão trabalhando em peças separadas do quebra-cabeça em torno da origem da vida. No ano passado, uma equipe de pesquisadores da NASA e Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos) mostrou que impulsos elétricos cruciais para a vida poderiam ser gerados por interações químicas.
Se moléculas orgânicas podem se formar em tais condições inóspitas, as probabilidades de, eventualmente, encontrar vida em outros lugares do universo - e não apenas em um planeta calmamente orbitando sua estrela dentro da "zona habitável" - são consideráveis. Nós já sabemos que a água e impulsos elétricos podem ser encontrados em outros lugares, e isso adiciona outro ingrediente a toda essa mistura.
É interessante imaginar que mesmas reações químicas que aconteceram em grãos de poeira e gelo durante a formação do nosso Sistema Solar (e agora foram simuladas em laboratório) provavelmente possam acontecer em todos os discos protoplanetários ao redor de outras estrelas. E isso nos remete a uma notícia também divulgada recentemente, em que astrônomos poderiam ter fotografado uma estrela jovem, com cerca de 10 milhões de anos, e que está 175 anos-luz de distância, gerando um planeta em uma órbita similar à da Terra.
Os astrônomos usaram a superrede de radiotelescópios ALMA, instalada no deserto do Atacama, no Chile, para observar o disco de formação planetária em volta dessa estrela, chamada TW Hydrae, na constelação de Hidra. Trata-se do disco mais próximo da Terra nesse estágio primordial e tem uma vantagem adicional: os astrônomos podem observá-lo "de cima", o que permite que os astrônomos percebam vários detalhes desse disco. O mais interessante deles, contudo, está na região central. Um anel escuro onde provavelmente um planeta como a Terra, ou talvez uma superterra, esteja se formando. O anel representa exatamente a mesma região que o nosso mundo ocupa no Sistema Solar, a faixa localizada a uma unidade astronômica da estrela-mãe.
É inevitável chegar ao fim dessa postagem com mais perguntas do que respostas. Será que nesse exato momento outra Terra igual a nossa está mesmo se formando? Será que cometas vão semear a vida por lá se o planeta tiver as mesmas condições para abrigar a vida do que as nossas? Quais espécies nascerão e quais outras já podem ter nascido em outros planetas semelhantes ao nosso? Será que as extinções em massa representaram a morte e a vida ao mesmo tempo? Será que tudo o que vemos diariamente é apenas um ciclo e nossa espécie é apenas mais uma destinada a ser extinta para que outra possa surgir em nosso lugar? Ainda é muito difícil responder a inúmeras questões sobre esse assunto, mas fica cada vez mais evidente que somos apenas uma gota d'água ou quem sabe, um grão de areia, quer dizer, de poeira, em meio a todo o Universo.
Até a próxima, Assombrados!
Criação/Tradução/Adaptação: Marco Faustino
Fontes:
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3528387/Did-life-come-Earth-COMET-Tests-confirm-genetic-material-form-space-rocks-results-suggest-universe.html
http://www.popsci.com/study-finds-building-blocks-life-could-develop-in-interstellar-space
https://www.newscientist.com/article/2083425-missing-building-block-of-life-could-be-made-on-ice-in-space/
http://news.discovery.com/space/alien-life-exoplanets/lifes-building-blocks-created-on-lab-grown-comet-160407.htm
http://cen.acs.org/articles/94/i15/Comet-collisions-helped-seed-life.html
http://www.space.com/32503-artificial-comet-creates-life-building-blocks.html
http://www.nasa.gov/content/nasa-ames-reproduces-the-building-blocks-of-life-in-laboratory
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160407155617.htm
http://mensageirosideral.blogfolha.uol.com.br/2016/04/07/experimento-de-graos-de-poeira-espacial-produz-em-laboratorio-molecula-ligada-a-origem-da-vida/
http://mensageirosideral.blogfolha.uol.com.br/2016/04/01/astronomos-fotografam-estrela-dando-a-luz-planeta-em-orbita-similar-a-da-terra/
http://epoca.globo.com/vida/noticia/2016/04/cientistas-criaram-em-laboratorio-um-dos-elementos-essenciais-para-vida.html
http://hypescience.com/7-teorias-sobre-origem-da-vida-na-terra/
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Por Marco Faustino
Existem muitas teorias para explicar a origem da vida em nosso planeta, e ao longo do tempo os cientistas vêm buscando explicações sobre de onde viemos, uma vez que isso pode nos ajudar a compreender para onde exatamente devemos olhar para sabermos que não estamos sozinhos no Universo. Um exemplo dessas teorias são as "faíscas elétricas", pois elas podem gerar aminoácidos e açúcares quando atingem um ambiente carregado com água, metano, amônia e hidrogênio. Em síntese, isso sugere que um raio pode ter ajudado a criar os blocos de construção fundamentais da vida na Terra em seus primórdios (conforme demonstrado no famoso experimento de Miller-Urey, relatado em 1953). Porém, existem teorias que dizem que as primeiras moléculas de vida podem ter se encontrado na argila, no gelo, em uma espécie de ventilação oceânica por meio de respiradouros hidrotermais submarinos, expelindo moléculas-chave ricas em hidrogênio entre outras.
Existe inclusive uma teoria que gosto muito, a panspermia, que inclusive já comentamos em diversas postagens em nosso blog sobre ela. Segundo essa teoria, nosso planeta foi "povoado" por seres vivos ou elementos precursores da vida oriundos de outros planetas; que se propagaram por meteoritos e poeira cósmica até a Terra. Essa teoria ganhou mais força com a descoberta da presença de substâncias orgânicas oriundas de outros locais do espaço, como o formaldeído, álcool etílico e alguns aminoácidos. Apesar de ser muito criticada por muitos cientistas que não acreditam que tais seres "extraterrestres" possam atravessar o espaço sem sofrer algum tipo de dano devido aos raios cósmicos, um dos pioneiros nesse assunto é o Dr. Chandra Wickramasinghe. Segundo ele, existe vida em todo o Universo, e mesma continua chegando à Terra a partir do núcleo de cometas. A evolução, inclusive, poderia acontecer pela incorporação de material genético oriundo de outros planetas.
Entretanto, nessa postagem vamos comentar sobre o resultado publicado recentemente onde cientistas do Instituto de Química de Nice, na França, simularam um cometa artificial, e o "bombardeou" com uma radiação ultravioleta simulando a energia do Sol quando era mais jovem, ou seja, na época que era muito mais ativo do que hoje, bem como com raios cósmicos provenientes do restante da galáxia. Tudo isso, é claro, em um ambiente controlado, ou seja, em laboratório. Para a satisfação de todos, boa parte do material evaporou, porém o que sobrou foi uma espécie resíduo orgânico. O mesmo não continha somente açúcares, mas também aminoácidos, álcoois, entre outros materiais. Entre tudo o que foi encontrado estava a ribose, o principal componente da molécula de RNA, sendo que a mesma é apontada por muitos cientistas como o "marco zero" da evolução biológica, ou seja, ela pode ter dado origem a vida na Terra. Vamos saber mais sobre esse assunto?
Antes de começarmos esse assunto, é importante ressaltar que esse não é um tema fácil e de cunho popular. Teremos ao longo dessa postagem alguns termos técnicos inevitáveis, porém, como sempre tentamos fazer, tentaremos explicar esse conteúdo de uma forma mais dinâmica para que vocês possam entendê-lo da melhor forma possível, e para que você chegue ao final dessa postagem com a sensação que realmente assimilou o assunto. Não temos essa ambição e nem a pretensão de dar uma aula sobre esse tema, porém vamos tentar explicá-lo para que você compreenda a importância do que foi realizado lá na França, certo?
Um Resumo Sobre a Origem da Vida na Terra Segundo a Teoria do "Mundo de RNA"
A vida como conhecemos atualmente, desde das bactérias até chegar ao ser humano, têm duas bases moleculares essenciais: uma é a do DNA, que armazena as fórmulas para a produção de proteínas, e outra são as próprias proteínas, que realizam basicamente todo o restante, da estrutura ao metabolismo, e até mesmo colaborando com replicação do DNA (mecanismo pelo qual se permite a reprodução e a perpetuação da vida). Simplificando? O DNA de hoje precisa de proteínas para se formar, replicar e se perpetuar, e as proteínas também requerem DNA para se formar, ou seja, como um deles poderia se formar sem o outro?
A resposta para esse dilema pode ser o RNA (ácido ribonucléico), que pode armazenar informações tal como o DNA, servir como uma enzima, assim como as proteínas, e ajudar a criar tanto DNA quanto proteínas. Por mais que o desempenho do RNA não seja tão bom quanto do DNA, em um passado muito, mas muito remoto, o RNA sozinho pode ter feito o papel que hoje cabe ao DNA. Tudo o que conhecemos atualmente pode muito bem ter começado em um "mundo de RNA", uma dentre tantas teorias que tentam explicar a origem da vida na Terra. Após milhões e milhões de anos, e por meio de seleção natural, o DNA e as proteínas conseguiram dominar este "mundo do RNA", simplesmente porque são mais eficientes.
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| Diferenças estruturais básicas entre o DNA e o RNA |
Entenderam até agora? Basicamente o que descrevemos acima é a teoria chamada de "mundo de RNA". A grande questão sobre essa teoria é como o RNA teria chegado até a Terra. Embora alguns cientistas acreditem que a molécula possa ter surgido espontaneamente em nosso planeta (embora seja bem difícil reproduzi-la em um meio aquoso), outros dizem que é muito pouco provável que isso tenha acontecido. Também foram sugeridos outros ácidos nucleicos, como o PNA ou TNA. Enfim, o importante é que você tenha essa teoria em mente.
Um Estudo Anterior da NASA, o Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko, e o Cometa "Lovejoy"
Em março de 2015, cientistas da NASA, que estudam a origem da vida, conseguiram reproduzir 3 bases nitrogenadas: a uracila (U), a citosina (C) e a timina (T). Eles descobriram que em uma amostra de gelo contendo pirimidina, sendo exposta à radiação em condições semelhantes as encontradas no espaço, é possível produzir estes "ingredientes" essenciais a vida.
A pirimidina é uma molécula em formato de anel composta por carbono e nitrogênio, no qual ela serve de estrutura central para a produção de uracila (U), citosina (C), e timina (T). Esses três componentes são encontrados no RNA (citosina e uracila) e no DNA (citosina e timina). Cada base corresponde a uma letra química no código genético do RNA (e do DNA), as famosas C, G, A e U (ou T, para o DNA). A timina é uma espécie de "uracila modificada", mas não iremos nos aprofundar nesse assunto, uma vez que isso cabe mais aos livros de ciência.
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| Teste da NASA, em março de 2015, em que uma amostra de gelo foi mantida a cerca de -262ºC em uma câmara de vácuo, onde foi irradiada com fótons ultravioleta de alta energia a partir de uma lâmpada de hidrogênio |
A pirimidina pode ser encontrada em meteoritos, embora os cientistas ainda não saibam exatamente a sua origem. A equipe realizou, naquela época, testes envolvendo gelo composto por água, amônia e metanol, ou metano, incluindo alto vácuo, temperaturas extremamente baixas e uma forte radiação. Como resultado a pirimidina conseguiu resistir a essas condições e ainda gerou as três bases nitrogenadas citadas acima.
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| A pirimidina é uma molécula em formato de anel composta por carbono e nitrogênio, no qual ela serve de estrutura central para a produção de uracila (U), citosina (C), e timina (T). Todos esses três componentes fazem parte tanto no código genético encontrado no RNA quanto no DNA |
Ao todo tinham sido encontrados 16 compostos orgânicos. Desses, quatro (metil-isocianato, acetona, propionaldeido e acetamido) jamais tinham sido identificados em um cometa. Não chegamos a publicar uma notícia sobre esse assunto, porém publicamos uma anterior, do começo daquele mês, que comentava sobre a possibilidade de haver vida extraterrestre no cometa 67P: O Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko Pode Abrigar Vida Alienígena?
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| Foto do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko tirada pela sonda Rosetta |
"Descobrimos que cometa Lovejoy estava liberando uma quantidade de álcool que seria equivalente a pelo menos 500 garrafas de vinho a cada segundo durante seu pico de atividade", disse na época, Nicolas Biver, do Observatório de Paris, na França.
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| Radiotelescópio localizado no Pico Veleta, nas montanhas de Sierra Nevada, na Espanha |
A compreensão da teoria denominada de "mundo de RNA", assim como dos estudos mais recentes sobre a possibilidade da vida na Terra ter vindo de alguma forma do espaço, é de vital importância para abordamos o assunto principal dessa postagem, que envolve justamente um experimento realizado na França. É exatamente sobre ele que comentaremos a seguir.
Um Experimento Realizado na França Produz em Laboratório Uma Molécula Essencial Relacionada à Origem da Vida
O espaço interestelar é considerado um dos lugares mais inóspitos e solitários do Universo, perdendo apenas para o centro de um buraco negro. Porém, pode ser justamente no espaço, que aconteçam as etapas mais importantes da origem da vida. É justamente isso que aponta um estudo publicado na revista Science, na quinta-feira passada (7), onde um grupo de pesquisadores na França simulou em laboratório uma série de pequenos cristais de gelo e poeira, que estariam envolvidos no processo de formação de planetas. Resumindo, eles criaram um "cometa artificial" baseando-se em materiais encontrados no cometa 67P, quando o módulo Philae pousou no mesmo em 2014, ou seja, cristais de gelo e poeira contendo água (H2O), metanol (CH3OH) e amônia (NH3).
Como dissemos anteriormente, os organismos da Terra são compostos de DNA e RNA, os materiais genéticos que controlam a composição física dos organismos. A origem dos mesmos, assim como das moléculas primordiais das quais são constituídos, permanece incerta até hoje. Muitas dessas moléculas não teriam sobrevivido as altas temperaturas do sistema solar em que Terra se formou. Logo, os cientistas suspeitam que cometas, que se formaram em regiões mais frias, mas que viajaram em direção ao interior do nosso Sistema Solar, possam ter "entregue" o material orgânico necessário quando colidiram com a Terra.
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| Tuíte de Cornelia Meinert dizendo que o modelo de cometa criado por ela e sua equipe foi capaz de produzir a ribose em condições que se assemelhavam as regiões mais gélidas do universo |
Vale a pena destacar que o Philae não detectou a ribose no cometa 67P, porém seu pouso não foi tão suave quanto se calculava. Pelo contrário, o pequeno módulo "quicou" pela superfície do cometa. Isso fez com que os importantes instrumentos que o mesmo carregava não pudessem realizar todos os experimentos que se tinha planejado anteriormente. Os cientistas não receberam amostras suficientes do sistema de perfuração e distribuição do Philae devido a inesperada "posição de pouso vertical" do módulo.
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| Foto tirada pela sonda Rosetta mostrando o módulo Philae. Infelizmente, o pouso não ocorreu tão suave quanto o esperado, e o módulo "quicou" pela superfície do cometa, resultando em muito menos dados científicos do que o previsto. |
Essa é a parte um pouco chata da postagem, porém inevitável. Saiba que em um primeiro momento, um cometa artificial foi criado pelo Instituto de Astrofísica Espacial da França. Em seguida a equipe coordenada pela astroquímica Cornelia Meinert e o professor de Química Analítica, o Dr. Uwe J. Meierhenrich, ambos do Instituto de Química de Nice, pertencente a Universidade de Nice Sophia Antipolis, em Nice, na França (os principais autores desse estudo estudo) adicionaram essa mistura de água, metanol e amônia em uma câmara de alto vácuo a -200°C.
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| Ilustração simplificando o processo da formação da ribose a partir de gelo constituído de água, amônia e metanol |
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| Cornelia Meinert, astroquímica do Instituto de Química de Nice, pertencente a Universidade de Nice Sophia Antipolis, em Nice, na França |
"Os açúcares pareciam reagir uns com os outros. Ao final, tudo estava marrom como caramelo. A identificação da ribose e das demais moléculas de açúcar relacionadas na simulação de gelo cometário é algo novo e totalmente inesperado", completou.
A composição foi analisada pelo Instituto de Química de Nice, otimizando um método extremamente sensível e preciso (cromatografia gasosa multidimensional acoplada com a espectrometria de massa de tempo de voo). Vários açúcares foram detectados, incluindo a ribose. A sua diversidade e abundância relativa sugerem que eles foram formados a partir de formaldeído (uma molécula encontrada no espaço e em cometas que se formam a partir de metanol e água em grandes quantidades).
Basicamente, Cornelia Meinert e sua equipe propuseram que a ribose é formada, em seu modelo de cometa, através de uma "reação de formose", um processo que envolve a formação de açúcares a partir de blocos de construção de formaldeído. Eles sugeriram que o formaldeído primeiramente condensa a si mesmo em uma reação de autocatálise para formar o glicolaldeído, e depois gera uma série de reações que resultam na ribose e outros açúcares que possuem cinco carbonos tais como: a arabinose e a xilose. Isso é praticamente uma abiogênese, que atualmente é entendida como a origem química da vida a partir de reações em compostos orgânicos originados abioticamente. Entretanto, Cornelia e sua equipe ainda não sabem exatamente o mecanismo no qual todo esse processo ocorreu.
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| O esquema representa o processo que leva à síntese da ribose, e o gráfico colorido representa sua detecção por cromatografia gasosa multidimensional acoplada com a espectrometria de massa de tempo de voo |
"A detecção de ribose é realmente emocionante e fornece ideias sobre a origem pré-biótica de um composto crítico e necessário para a vida", disse Donald Brownlee, astrônomo da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, que não está envolvido com esse estudo, por email para o site Discovery News.
"Nos primeiros milhões de anos, as regiões exteriores do sistema solar continham grandes quantidades de grãos de poeira revestido de gelo e a irradiação UV proposta destes grãos é certamente uma importante fonte de materiais orgânicos. Parece ser um presente maravilhoso da natureza que esse processo possa produzir a ribose. Poderíamos não estar aqui sem ela", completou.
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| Lista de compostos produzidos em laboratório em condições semelhantes a de cometas a partir da mistura de água, amônia e metanol |
"Quando você pensa sobre a origem da vida na Terra, é muito interessante que os açúcares, especialmente aqueles que formam uma parte essencial da espinha dorsal do RNA, possam estar em pequenos grãos de gelo à espera de serem enviados ao nosso planeta. É incrível ver a diversidade de açúcares relativamente complexos provenientes de uma simples mistura congelada", disse Michael P. Callahan, que estuda a origem química da vida, na Universidade Estadual de Boise, em Idaho, no Estados Unidos (outro que não participou do estudo), para o site da revista Chemical & Engineering News.
Conforme apontado pelo site Mensageiro Sideral, o resultado desse estudo também ajuda a desfazer o paradoxo entre o fato de que todas as evidências paleontológicas indicam que a vida na Terra teria começado nos oceanos e a dificuldade de sintetizar RNA em um meio aquoso. Se pelo menos parte dessa química, como a ribose, veio pronta do espaço, e apenas foi semeada no primitivo oceano terrestre, o problema então desaparece.
Entretanto, existem muitos mistérios que ainda precisam ser desvendados. O site Popular Science lembra que partículas como a ribose não são suficientes para gerar a vida por si próprias. Elas precisariam estar presentes no ambiente ideal, juntamente com outros componentes importantes. Ressaltou ainda que outros pesquisadores estão trabalhando em peças separadas do quebra-cabeça em torno da origem da vida. No ano passado, uma equipe de pesquisadores da NASA e Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos) mostrou que impulsos elétricos cruciais para a vida poderiam ser gerados por interações químicas.
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| Exemplos de "jardins químicos" criados pela equipe de um estudo denominado "Mundos Gelados", do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, na Califórnia, nos Estados Unidos |
É interessante imaginar que mesmas reações químicas que aconteceram em grãos de poeira e gelo durante a formação do nosso Sistema Solar (e agora foram simuladas em laboratório) provavelmente possam acontecer em todos os discos protoplanetários ao redor de outras estrelas. E isso nos remete a uma notícia também divulgada recentemente, em que astrônomos poderiam ter fotografado uma estrela jovem, com cerca de 10 milhões de anos, e que está 175 anos-luz de distância, gerando um planeta em uma órbita similar à da Terra.
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| Imagem obtida através do ALMA do disco protoplanetário em torno de uma estrela jovem chamada TW Hydrae, parecida com o nosso Sol. A imagem ampliada (no canto superior direito) é referente ao anel escuro mais próximo da estrela, que está na mesma distância que a Terra está do Sol, o que sugere uma versão "embrionária" de nosso planeta poderia estar emergindo da poeira e do gás. |
É inevitável chegar ao fim dessa postagem com mais perguntas do que respostas. Será que nesse exato momento outra Terra igual a nossa está mesmo se formando? Será que cometas vão semear a vida por lá se o planeta tiver as mesmas condições para abrigar a vida do que as nossas? Quais espécies nascerão e quais outras já podem ter nascido em outros planetas semelhantes ao nosso? Será que as extinções em massa representaram a morte e a vida ao mesmo tempo? Será que tudo o que vemos diariamente é apenas um ciclo e nossa espécie é apenas mais uma destinada a ser extinta para que outra possa surgir em nosso lugar? Ainda é muito difícil responder a inúmeras questões sobre esse assunto, mas fica cada vez mais evidente que somos apenas uma gota d'água ou quem sabe, um grão de areia, quer dizer, de poeira, em meio a todo o Universo.
Até a próxima, Assombrados!
Criação/Tradução/Adaptação: Marco Faustino
Fontes:
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3528387/Did-life-come-Earth-COMET-Tests-confirm-genetic-material-form-space-rocks-results-suggest-universe.html
http://www.popsci.com/study-finds-building-blocks-life-could-develop-in-interstellar-space
https://www.newscientist.com/article/2083425-missing-building-block-of-life-could-be-made-on-ice-in-space/
http://news.discovery.com/space/alien-life-exoplanets/lifes-building-blocks-created-on-lab-grown-comet-160407.htm
http://cen.acs.org/articles/94/i15/Comet-collisions-helped-seed-life.html
http://www.space.com/32503-artificial-comet-creates-life-building-blocks.html
http://www.nasa.gov/content/nasa-ames-reproduces-the-building-blocks-of-life-in-laboratory
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160407155617.htm
http://mensageirosideral.blogfolha.uol.com.br/2016/04/07/experimento-de-graos-de-poeira-espacial-produz-em-laboratorio-molecula-ligada-a-origem-da-vida/
http://mensageirosideral.blogfolha.uol.com.br/2016/04/01/astronomos-fotografam-estrela-dando-a-luz-planeta-em-orbita-similar-a-da-terra/
http://epoca.globo.com/vida/noticia/2016/04/cientistas-criaram-em-laboratorio-um-dos-elementos-essenciais-para-vida.html
http://hypescience.com/7-teorias-sobre-origem-da-vida-na-terra/