ORIGEM DA VIDA NA TERRA
Em algum ponto entre o início da existência do universo e hoje, um evento único e admirável e extraordinário aconteceu. Uma entidade protoplásmica envolta por uma membrana foi capaz de fazer uma copia de si mesma. Idade do universo é o tempo decorrido entre o Big Bang até o presente momento.
Há alguns anos a sonda WMAP Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, uma sonda lançada pela NASA, com a missão de estudar o espaço profundo e medir as diferenças de temperatura que se observam na radiação cósmica de fundo em micro-ondas, um remanescente do Big Bang.
A radiação cósmica de fundo (cosmic microwave background CMB, CMBR), na cosmologia do Big Bang, é uma radiação eletromagnética na forma de microondas que é remanescente de um estágio inicial do universo, também conhecida como "radiação relíquia". Essa radiação cósmica de fundo é uma fraca radiação cósmica que preenche todo o espaço em todas as direções. É uma importante fonte de dados sobre o universo primitivo porque é a radiação eletromagnética mais antiga existente no universo, que remonta à época do Big Bang (WP).
Essa radiação cósmica em micro-ondas é uma forma de radiação eletromagnética, cuja existência foi prevista teoricamente por George Gamov, Ralph Alpher e Robert Herman em 1948, e que foi descoberta experimentalmente em 1965 por Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson. Ela se caracteriza por apresentar um espectro térmico de corpo negro com intensidade máxima na faixa de micro-ondas. Basicamente, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas é o fóssil da luz primordial, resultante de uma época em que o Universo era quente e denso, e tinha aproximadamente 380 mil anos de idade.
Através dos dados enviados pela sonda WMAP os astrônomos puderam determinar que a idade do universo equivale “grosseiramente” a 13.77 bilhões de anos.
Todavia, com base em dados coletados pelo satélite Planck, da Agência Espacial Europeia (ESA), que entre 2009 e 2013 mapeou o céu em busca de pequenas variações na chamada radiação cósmica de fundo em micro-ondas, foi descoberto que o Universo é quase 100 milhões de anos mais velho do que a idade calculada através dos dados da sonda WMAP. As interpretações de observações astronômicas em 2014 indicaram que a idade do Universo é de 13,82 bilhões de anos.
Esse lapso de tempo decorrido do Big Bang até hoje é quase inapreensível pela nossa razão. Dado todo este tempo, seria inevitável um experimento que levasse ao surgimento da vida.
Um assunto que sempre interessa ao pesquisador é a origem de um determinado fenômeno. Mais ainda interessará a origem da vida em nosso planeta, pois está é uma questão sempre em debate e disputa.
Vida
A palavra vida vem do latim: vita, vitae, vivus, vivem. E significa vida, viver, existência, estar vivo.
Charles Darwin também especulou sobre o tema da origem da vida em cartas para seus amigos e em seu livros, e em uma pequena passagem de seu livro "On the origins of species" de 1859.
Em um parágrafo já famoso da carta enviada ao seu amigo John Dalton Hooker (botânico, naturalista e explorador), em 1º de fevereiro de 1871, ele afirmava que “se costuma dizer que todas as condições para a primeira produção de um ser vivo estão presentes agora, o que poderia ter havido esteve presente. Mas se (e oh, quão grande se) pudéssemos conceber em algum pequeno lago quente com todo tipo de amônia e sais fosfóricos, luz, calor, eletricidade presente, que um composto de proteína tenha sido quimicamente formado, pronto para sofrer mudanças ainda mais complexas; no presente, tal matéria seria imediatamente devorada, ou absorvida, o que não teria sido o caso antes que as criaturas vivas fossem formadas [...]." (Peretó et alii, 2009)
"it is often said that all the conditions for the first production of a living being are now present, which could ever have been present. But if (and oh what a big if) we could conceive in some warm little pond with all sort of ammonia and phosphoric salts, light, heat, electricity present, that a protein compound was chemically formed, ready to undergo still more complex changes, at the present such matter would be instantly devoured, or absorbed, which would not have been the case before living creatures were formed [...]".(Darwinproject)
Na biologia evolutiva, a biogênese ou informalmente a origem da vida, do grego βῐ́ος : bíos, vida + γένεσις : génesis, origem, fonte; mondo de nascimento ; criação; é o processo natural pelo qual a vida surgiu da matéria não viva, como compostos orgânicos simples.
A biogênese é a produção de novos organismos vivos. Conceitualmente, a biogênese às vezes é atribuída a Louis Pasteur e compreende a crença de que seres vivos complexos vêm ou surgem apenas de outros seres vivos, por meio da reprodução. Ou seja, a vida não surgiria espontaneamente de material não vivo, que era a posição mantida pela geração espontânea.
A afirmação de Pasteur seguia a doutrina de Rudolph Virchow (1858) “Omnis cellula ex cellula” ("todas as células vem de células" ou “todas as células de células”) (“ex” lat.: vir de, sair de).
O termo biogênese foi cunhado por Thomas Henry Huxley em 1870, embora Henry Charlton Bastian tivesse usado essa palavra em 1869 em correspondências não publicadas com o físico John Tyndal.(WP)
Embora os detalhes desse processo ainda sejam desconhecidos, a hipótese científica predominante é que a transição de entidades não vivas para entidades vivas, capazes de se autorreplicarem, não foi um único evento, mas um processo evolutivo de complexidade crescente que envolveu autorreplicação molecular, automontagem, autocatálise, e o surgimento de membranas celulares, que separam o interior do meio externo.
Embora a ocorrência de abiogênese seja incontroversa entre os pesquisadores, seus possíveis mecanismos são ainda pouco compreendidos. Existem vários princípios e hipóteses de como a abiogênese poderia ter ocorrido em nosso planeta.
ORIGEM DOS SERES VIVOS
GERAÇÃO ESPONTÂNEA OU ABIOGÊNESE
Desde a antiguidade o ser humano procura explicações para a origem da vida na Terra. Há mais de dez mil anos atrás segundo antigas, doutrinas especialmente na Índia, na Babilônia (atual Iraque) e no Egito havia crença que as rãs, crocodilos e as cobras eram geradas pela lama dos rios. Esses animais apareciam inexplicavelmente no lodo ou associados a ele (lugares úmidos) e eram pensados como manifestações da vontade dos deuses; e acreditava-se que surgiam através de geração espontânea.
O primeiro a fazer a pergunta de onde teriam surgido os seres vivos de forma sistemática e séria foi Aristóteles (séc. IV a.C.); logo, ele é considerado também o grande defensor (e o mais famoso), dessa hipótese na antigüidade. Para explicar a origem da vida ele supunha a existência de um “princípio ativo” ou uma “força vital” dentro da matéria inanimada. Esse princípio ativo organizador seria responsável, por exemplo, pelo desenvolvimento que os animais passam desde ovo até o animal adulto. Cada tipo de ovo tendo um princípio organizador diferente, de acordo com o tipo de ser vivo.
Esse mesmo princípio organizador também tornaria possível que seres vivos completamente formados eventualmente surgissem a partir da matéria bruta.
A idéia era baseada em observações (descuidadas), sem rigor científico de que alguns animais aparentemente surgem da matéria em putrefação, ignorando a pré-existência de ovos ou mesmo de suas larvas. Isso antecedeu o desenvolvimento do método científico tal como praticamos hoje, não havendo tanta preocupação em certificar-se de que as observações fossem fidedignas e sistemáticas. Dessa interpretação (que os organismos vivos pudessem ser gerados a partir da matéria bruta, inanimada) surgiu a TEORIA DA GERAÇÃO ESPONTÂNEA ou TEORIA DA ABIOGÊNESE, segundo a qual todos os seres vivos originaram-se espontaneamente da matéria bruta.
As receitas para produzir seres vivos
O grande poeta romano Virgílio (70 a.C.-19 a.C.), garantia que moscas e abelhas nasciam de cadáveres em putrefação. Já na Idade Média, Aldovandro afirmava que, o lodo do fundo das lagoas, poderiam nascer patos e morcegos (idéia também defendida por outros muito mais antigos que ele).
O padre Anastásius Kircher (1627-1680), professor de Ciência do Colégio Romano, explicava a seus alunos que do pó de cobra, espalhado pelo chão, nasceriam muitas cobras.
Houve até um cientista belga Jean Baptist van Helmont (1577-1644) (sec.XVII) que chegou a propor uma receita para produzir seres vivos. Ele ensinava que para produzir ratos bastava juntar uma camisa suada e suja e um punhado de grãos de trigo, colocar essa mistura em um local escuro e protegido (dentro do celeiro, por ex.). Depois de algum tempo iriam aparecer ratos no local. Sabe-se hoje que os ratos aparecem atraídos pelo alimento e não que tivessem surgido a partir dessa mistura.
Van Helmont também propôs uma receita para produzir escorpiões, bastando para isso de uma camisa suada, trigo e pedaços de queijo.
TEORIA DA PANSPERMIA CÓSMICA OU
TEORIA DE ARRHENIUS
ANAXÁGORAS DE CLAZÔMENA 500 a.C.
Panspermia do grego: πανσπερμία do grego, πᾶν, pan: todo e σπέρμα, sperma: semente, é a hipótese que afirma que a vida existe em todo universo e que é distribuída, disseminada, ou levada à todos os planetas através dos meteoritos, cometas, asteroides e planetoides.
A primeira menção conhecida do termo panspermia foi nos escritos do filósofo grego do século V a.C., Anaxágoras. A Panspermia começou a assumir uma forma mais científica através das propostas de Jöns Jacob Berzelius (1834), Hermann E. Richter (1865), william Thomson Barão Kelvin (1871), Hermann von Helmholtz (1879) e finalmente alcançando o nível de uma hipótese científica detalhada através dos esforços do químico sueco Svante Arrhenius (1903).
O primeiro pensador a conjecturar sobre o "todo" foi Anaxágoras de Clazômenas (Ἀναξαγόρας, Anaxagoras, senhor da assembléia; c. 500 – c. 428 a. C.)(1).
Ele dizia:
"Em todas as coisas há partículas de tudo, exceto do Nóus (νοῦς): pois o Nóus se mantém uno."
Simplício, Física, 34, 28 (Sobre a natureza).
"Estas (coisas) sendo assim, é preciso admitir que muitas e de toda espécie são contidas em todos os compostos e sementes de todas as coisas (pan spermia = πανσπερμία), que formas de toda espécie têm, e cores e sabores. E que se compuseram homens e os outros animais, quantos têm alma. E que os homens em comum habitam cidades e organizam trabalhos, como entre nós, e sol eles têm e lua e os demais astros como entre nós, e a terra para eles produz muitas (coisas) e de toda espécie, das quais as mais úteis eles recolhem para a habitação e utilizam. Estas (coisas) portanto por mim estão ditas sobre a separação, que não somente entre nós poderiam ter sido separadas, mas também por outras partes. E antes de terem sido separadas estas (coisas) quando todas eram juntas, nem mesmo cor era evidente, nenhuma só; pois o impedia a mistura de todas as coisas, do úmido e do seco, do quente e do frio, do luminoso e do sombrio, e terra se encontrando muita e semente em quantidade infinita em nada se assemelhando umas às outras. Pois tampouco das outras (coisas) nenhuma é semelhante a outra. Estas assim se comportando no conjunto, é preciso admitir que são contidas todas as coisas." (Anaxágoras, sec. V a.C.).
Anaxagoras, c. 500 a c. 428 a. C.
Anaxágoras c. 500 a c. 428 a. C.
Representação medieval
A teoria da panspermia propõe que a vida pode sobreviver aos efeitos do espaço, viajando como extremófilos (bactérias resistente a extremos de temperatura, pressão etc.) como as Archaea (arqueias). Esses organismos semelhante à Archaea teriam sido ejetadas de seu lugar de origem e vagam no espaço em pequenos corpos como rochas (meteoritos), cometas etc. Quando encontram condições ideais para se desenvolver e crescer em uma nova superfície planetária tornam-se ativas e iniciam o processo de colonização e então evoluem. A panspermia não explica como a vida surgiu, mas é um método de espalhamento da vida através de todo o universo.
Associado a panspermia existe a hipótese da exogênese, do grego: ἔξω = exo = do exterior, de fora; e γένεσις = génesis = origem. Essa hipótese é mais limitada e propõe que a vida foi transferida para a Terra de outros lugares do universo, mas não faz previsões sobre o quão espalhada a vida é no universo.
Segundo Lima (2010) A hipótese da panspermia postula que a vida poderia se originar em qualquer lugar do universo onde as condições são favoráveis, e que existem mecanismos para o movimento da vida de um local para outro através do espaço. Assim, a vida abundante observada no planeta Terra pode não ter se originado aqui. Um pensamento científico sobre panspermia começou a ganhar impulso no século XIX, depois que os químicos Thenard, Vauquelin e Berzelius nos anos 1830 relataram a descoberta de compostos orgânicos em amostras de meteorito.
A possibilidade de que estes materiais carbonados efetivamente representam matéria viva inspirou o médico alemão H.E. Richter a propor em 1865, um mecanismo para panspermia, em que os meteoros passando pela atmosfera da Terra em um ângulo muito raso poderia coletar microrganismos presentes na atmosfera antes de continuar sua trajetória pelo espaço (Nicholson, 2009).
A idéia original de Richter sobre meteoros como veículos de transferência para a vida através do espaço foi ampliada por dois dos principais físicos da época, Hermann von Helmholtz e William Thomson (Lord Kelvin).
Em 1871, cada um propôs uma hipótese com muitos detalhes do que é conhecido desde então por vários nomes, tais como litopanspermia ("panspermia associada a rochas”), panspermia balística ou transpermia, onde a transferência poderia funcionar por impactos cósmicos.
Thomson propôs que meteoros ou asteroides colidindo com um planeta contendo vida como o planeta Terra pode ejetar rochas contendo seres vivos para o espaço. De maneira semelhante, rochas ejetadas de outros planetas que contém vida podem ter inoculado a Terra primitiva.
Além de meteoritos, von Helmholtz incluiu cometas como possíveis veículos e propôs um conceito chave para a litopanspermia, que os organismos do planeta doador e do planeta receptor compartilham um ancestral comum.
Um mecanismo alternativo para a panspermia foi posteriormente proposto pelo químico sueco Svante August Arrhenius (1859 - 1927), laureado com o Prêmio Nobel de Química em 1903 por sua teoria eletrolítica de dissociação.
Svante August Arrhenius (1859 - 1927)
De acordo com Arrhenius, esporos poderiam ser transportados através do espaço pela pressão da radiação emitida por estrelas, numa versão da panspermia conhecida hoje como radiopanspermia (Arrhenius, 1903). Atualmente é sabido que a radiação ultravioleta solar intensa é letal para microrganismos não blindados. Arrhenius contribuiu muito para a popularização da hipótese da panspermia por meio de artigos, livros e proferindo palestras públicas sobre o tema. Atualmente é o nome mais associado à panspermia (Nicholson, 2009).
Em meados do século XX, Sir Fred Hoyle e Chandra Wickramasinghe propuseram uma versão não muito aceita da panspermia chamada de panspermia cíclica. De acordo com esses autores, os grãos de poeira interestelar são na verdade microrganismos viáveis que foram amplificados no interior quente e aquoso dos cometas, sendo posteriormente inoculados em planetas através de impactos e por deposição de partículas. Segundo esta hipótese, após nova amplificação nos planetas, o material biológico resultante acaba voltando para o espaço e inicia um novo ciclo de dispersão (Wickramasinghe, 2003).
Como vimos no sec. XIX novamente essa teoria foi ressucitada por diversos cientistas, incluindo Jöns Jacob Berzelius (1834); Lord Kelvin (1871), Herman von Helmholtz (1879) e posteriormente em 1903 por Svante Arrhenius em seu livro de 1908 (Arrhenius, Svante. Worlds in the Making: The Evolution of the Universe. New York, Harper & Row, 1908).
A hipótese da panspermia como postulada por Arrhenius (1903) considera que organismos vivos podem existir por todo o universo e são capazes de se desenvolver em qualquer ambiente favorável.
Esta hipótese implica que durante a evolução do universo, condições favoráveis ao desenvolvimento da vida prevaleceram em diferentes locais e em diferentes épocas. Por exemplo, no início do desenvolvimento do sistema solar, quando as condições da Terra primitiva eram inóspitas para o desenvolvimento da vida, condições favoráveis ao desenvolvimento de seres vivos podem ter existido simultaneamente em outros corpos do sistema solar (tais como Marte, Vênus, Europa, lua de Júpiter ou Titã, lua de Saturno) e também em corpos de outros sistemas planetários.
A hipótese da panspermia não impõe a pré-condição de que a vida terrestre tenha necessariamente se originado na Terra. Os sistemas vivos podem ter se originado em outro lugar do sistema solar ou do universo e ter sido transportados para a Terra, (de carona em rochas, cometas ou planetesimais) onde encontraram condições favoráveis para o crescimento, proliferação e evolução, resultando em sistemas mais complexos. Uma vez estabelecida, a vida na Terra também estaria sujeita à transferência e dispersão para outros corpos celestes (Baglione et al., 2007).
Ainda segundo Lima (2010) Desde a sua formulação, a hipótese da panspermia tem sido alvo de muita crítica, com argumentos tais como:
(i) ela não pode ser testada,
(ii) ela transporta o problema da origem da vida para outro lugar e época da evolução do universo, e
(iii) organismos vivos não podem sobreviver longos períodos de exposição ao ambiente hostil encontrado no espaço.
Entretanto, evidências experimentais apresentadas pela biologia, astronomia e geologia, têm levado a novas considerações sobre a possibilidade da ocorrência de processos naturais de transporte interplanetário de seres vivos, particularmente microrganismos (Baglione et al., 2007).
Atualmente, a litopanspermia é a versão mais aceita da hipótese da panspermia.
Segundo esta versão, formas de vida simples, provavelmente microbiana, são capazes de sobreviver a três processos principais:
(i) o mecanismo de escape, ou seja, a ejeção do material contaminado do planeta para o espaço, normalmente causado por um grande impacto sobre o planeta de origem dos microrganismos,
(ii) a exposição às condições inóspitas do espaço através de escalas de tempo comparáveis com aquelas experimentadas pelos meteoritos marcianos (estimada em 1milhão a 15 milhões de anos), e
(iii) o processo de aterrissagem de forma a permitir a deposição não-destrutiva do material biológico no planeta destinatário (Horneck et al., 2003. Lima, 2010).
As evidencias
As etapas de escape e entrada são críticas devido à grande quantidade de
energia que pode ser imposta aos organismos dentro de um curto período de tempo.
Portanto, estudos recentes têm investigado essas etapas (Burchell et al., 2004;
Cockell et al., 2007; Stoffler et al., 2007; Horneck et al., 2001b;
Horneck et al., 2008; Moeller et al., 2008a; De La Torre et al., 2009;
Fajardo-Cavazoz et al., 2005; Fajardo-Cavazoz et al., 2009).(Lima, 2010)
Todos estes
trabalhos relatam a sobrevivência de uma pequena fração da população inicial de
células e demonstram que alguns tipos de microorganismos são capazes de
sobreviver a grandes impactos, com liberação de energia comparáveis aos
processos de impactos de asteróides.
Além desses experimentos de impacto físico, vários tipos de
microrganismos, tais como esporos de bactérias ou fungos e vírus, bem como
biomoléculas, como DNA, aminoácidos e lipossomas, têm sido expostos às
condições do espaço de maneira selecionada ou combinada, tanto fora do campo
magnético da Terra (Apollo 16), ou na baixa órbita terrestre (LEO) nas missões a
bordo do Spacelab 1, Spacelab D2, ERA no veículo EURECA, LDEF, Biopan no
veículo FOTON, e também exposição na Estação Espacial Internacional (Horneck et al., 2010; Olson-Francis e Cockell, 2010)(Lima, 2010).
Parâmetros extraterrestres,
tais como alto vácuo, radiação ultravioleta solar intensa, diferentes componentes da
radiação cósmica e extremos de temperatura afetaram a estabilidade genética dos
organismos no espaço, levando a taxas de mutação aumentadas, danos ao DNA e
inativação celular (Horneck, 1999).
A radiação ultravioleta solar extraterrestre tem
sido demonstrada como o fator mais letal para as amostras totalmente expostas,
enquanto que baixas pressões e baixas temperaturas são na verdade fatores
preservantes para organismos que toleram essas condições (Weber e Greenberg, 1985). Notavelmente, quando protegidos contra a incidência de
radiação UV solar, esporos da bactéria Bacillus subtilis sobreviveram por mais de
cinco anos no espaço (Horneck et al., 1994).
Horneck et al. (2008) testaram a primeira etapa da hipótese da
litopanspermia, expondo os esporos de B. subtilis, células da cianobactéria
Chroococcidiopsis e talos e scocarpos do líquen Xanthoria elegans a choques de
pressão na faixa de 5 a 40 Giga Pascal.(Lima, 2010)
Seus resultados suportam a hipótese de
que material biológico pode ser ejetado com êxito de planetas, sendo possível que a
própria Terra primitiva tenha sido contaminada em processo semelhante.(Lima, 2010)
Em vista desses resultados surpreendentemente positivos e favoráveis à
hipótese da panspermia, a etapa crítica da reentrada do processo foi verificada pelo
experimento “Stone” da ESA (COCKELL et al., 2007). Estes autores demonstraram
que a cianobactéria endolítica Chroococcidiopsis sp. inoculada em uma amostra de
rocha metamórfica (gnaisse) não resistiu a rápida reentrada na atmosfera da Terra
devido ao aquecimento extremo alcançado até ~ 5 mm de profundidade da rocha.
Este resultado indica a impossibilidade de transferência interplanetária de microrganismos fotossintéticos nos moldes da hipótese da litopanspermia
(Cockell et al., 2007), sugerindo que a fotossíntese pode ter aparecido
independentemente no planeta Terra (Foucher et al., 2010).
Embora as chamas provocadas pelo atrito com a atmosfera podem ter
entrado por trás da amostra e queimado o biofilme, as transformações mineralógicas
observadas na superfície da rocha indicam que a temperatura na parte de trás
atingiu 650°C, muito alta para a estabilidade de qualquer composto orgânico
(Foucher et al., 2010).
Portanto, mesmo que as chamas não tenham atingido o
biofilme, uma camada de 2 cm de proteção rochosa não é suficiente para proteger
microrganimos endolíticos. Na superfície terrestre, microrganismos endolíticos
fotossintéticos, tais como Chroococcidiopsis, precisam ter um mínimo de acesso à
luz e, portanto, não penetram na rocha a uma profundidade superior a 5 mm.
Sir Fred Hoyle e Chandra Wickramsinghe foram importantes proponentes dessa hipótese e afirmaram que ainda hoje formas de vida contiuam a entrar na atmosfera da Terra e podem ser responssáveis por surgimento de epidemias, novas doenças, e novidades genéticas.
A hipótese da panspermia não sugere necessariamente que a vida se originou somente uma vez e subsequentemente se espalhou através de todo o universo, mas em vez disso uma vez iniciado o processo a vida pode se espalhar para outros ambientes apropriados para sua replicação.
Segundo a teoria da Panspermia, formulada pelo físico sueco Svante Arrhenius, a Terra teria sofrido uma inseminação por organismos, partículas provenientes do espaço sideral, chegando à Terra, de carona, através de poeira cósmica, meteoritos e cometas. O argumento apresentado para tal hipótese é a presença de matéria orgânica em meteoritos encontrados na Terra, como certos tipos de aminoácidos (que são os blocos de construção de toda a vida) e também de formaldeído, álcool etílico e hidrocarbonetos (todos compostos orgânicos relacionados a vida na Terra).
PESQUISAS COM METEORITOS
METEORITO DE MURCHINSON, 1969
FRAGMENTO DO METEORITO DE MURCHINSON SENDO ANALISADO
AMPLIAÇÃO DOS CONDRITOS CARBONÁCEOS DO
METEORITO DE MURCHINSON
METEORITO DE MURCHINSON
COMPOSTOS ORGÂNICOS ENCONTRADOS NO METEORITO
Compare com a estrutura dos constituintes presentes
na estrutura do DNA de todos os seres vivos
Fatos que corroboram a teoria da panspermia
Meteorito de Murchinson (Australia, Murchinson, 1969)
Meteorito ALH 84001 (Antártica, Allen Hills, 1984)
Stardust Space Probe.
Missão da NASA cujo objetivo foi investigar a composição química dos cometas através da coleta de material da cauda destes corpos celestes. Os resultados mostraram que na cauda do cometa Wild 2 em 2004 (Flynn et alii, 2006).
Fig. 1. X-ray fluorescence analysis results obtained on track 19, an 860-mm-long track. Maps of the Fe, Ni, Zn, and Cr fluorescence intensities were obtained with a step size of 3 mm per pixel and a dwell time of 0.5 s per pixel. The CI- and Fe-normalized element abundances for the terminal particle (TP) and the 19 mostintense element hot spots (letters B, C to N, P to U), whose positions are indicated on the Fe map, are plotted along with the whole-track average composition, determined by adding the element abundances from 19 spot analyses along the track and the analysis of the terminal particle. The horizontal line at 1 is the CI meteorite composition, which is thought to represent the mean solar system composition. Arrows indicate that all Ge analyses for these particles were upper limits.
"A descoberta de glicina em um cometa apóia a ideia de que os blocos de construção fundamentais da vida prevalecem no espaço e fortalece o argumento de que a vida no universo pode ser comum, em vez de rara", disse Carl Pilcher, diretor do Instituto de Astrobiologia da NASA , que co-financiou a pesquisa."
"The discovery of glycine in a comet supports the idea that the fundamental building blocks of life are prevalent in space, and strengthens the argument that life in the universe may be common rather than rare," said Carl Pilcher, director of the NASA Astrobiology Institute, which co-funded the research."
Análises das amostras
Isotopes are versions of an element with different weights or masses; for example, the most common carbon atom, Carbon 12, has six protons and six neutrons in its center (nucleus). However, the Carbon 13 isotope is heavier because it has an extra neutron in its nucleus. A glycine molecule from space will tend to have more of the heavier Carbon 13 atoms in it than glycine that's from Earth. That is what the team found. "We discovered that the Stardust-returned glycine has an extraterrestrial carbon isotope signature, indicating that it originated on the comet," said Elsila.
Samples of twelve carbon-rich meteorites, nine of which were recovered from Antarctica.
The researchers extracted each sample with a solution of formic acid and ran them through a liquid chromatograph, an instrument that separates a mixture of compounds. They further analyzed the samples with a mass spectrometer, which helps determine the chemical structure of compounds.
The team found adenine and guanine, which are components of DNA called nucleobases (bases nucléicas), as well as hypoxanthine and xanthine.
DNA resembles a spiral ladder; adenine and guanine connect with two other nucleobases to form the rungs of the ladder.
They are part of the code that tells the cellular machinery which proteins to make.
Hypoxanthine and xanthine are not found in DNA, but are used in other biological processes.
Inside two of the meteorites the team also found the first traces of three other nucleobase molecules including purine, 2,6-diaminopurine, and 6,8-diaminopurine.
MATÉRIA ORGÂNICA EM METEORITOS
Muitos dados se acumulam nas últimas quatro décadas mostrando que tanto meteoritos condríticos e cometas bem como poeira cósmica podem conter os blocos construtores da vida (aminoácidos, proteínas e bases nucléicas). Todavia o que não esta claro ainda, é como e onde essas moléculas foram produzidas. Teorias mais antigas tem apontado para a síntese em grandes nuvens de gás da qual o sistema solar foi formado, implicando que os ingredientes para a vida foram importados de longe. Mesmo assim a interpretação para todos esses fatos se encontram ainda em aberto, esperando mais estudos e mais mentes pensantes que se dediquem a esse tão importante tema.
Cronin, J. R. e colaboradores. Enantiomeric Excesses in Meteoritic Amino Acids. Science, 275, 951 (1997).
Botta, O. & Bada, J. L. Extraterrestrial Organic Compounds in Meteorites. Surveys in Geophysics, 23(5), 411 (2002).
Pré-Socráticos, vol. II, 1989. São Paulo,Ed. Nova Cultural.
http://www.laifi.com/laifi.php?id_laifi=501&idC=70616#
http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2009-126
http://www.slashgear.com/nasa-researchers-find-dna-building-blocks-can-be-made-in-space-09170430/
http://spacestation-shuttle.blogspot.com.br/2011/08/nasa-researchers-dna-building-blocks.html
http://scienceupdatesforum.blogspot.com.br/
http://www.astrobio.net/exclusive/3413/shooting-meteorites-in-a-barrel
https://www.britannica.com/science/life/The-origin-of-life
Teoria de Oparin
Tamabém conhecida com Oparin-Haldane
Na década de 1930 Aleksander Ivanovich Oparin (1894 - 1980) propôs uma explicação para o surgimento da vida em nosso planeta, numa obra de 1924 onde publicou a primeira versão de sua teoria para explicar o surgimento da vida na Terra, a partir da evolução química gradual de moléculas baseadas em carbono. A segunda versão, de 1938, alcançaria sucesso internacional que resultou na conhecida versão em inglês, de 1953.
Embora Oparin tenha começado revisando várias teorias sobre panspermia, incluindo as de Hermann von Helmholtz e William Thomson Kelvin, ele estava principalmente interessado em como a vida começou. Já em 1922 e 1924, ele afirma que:
1) Não há diferença fundamental entre um organismo vivo e a matéria sem vida.
A combinação complexa de manifestações e propriedades características da vida deve ter surgido como parte do processo de evolução da matéria.
2) Levando em consideração a recente descoberta de metano nas atmosferas de Júpiter e de outros planetas gigantes, Oparin sugeriu que a Terra bebê possuía uma atmosfera fortemente redutora, contendo metano, amônia, hidrogênio e vapor d'água. Em sua opinião, essas foram as matérias-primas para a evolução da vida.
3) Na formulação de Oparin, havia inicialmente apenas soluções simples de matéria orgânica, cujo comportamento era governado pelas propriedades de seus átomos componentes e pelo arranjo desses átomos em uma estrutura molecular.
Gradualmente, porém, o crescimento resultante e o aumento da complexidade das moléculas trouxeram novas propriedades e uma nova ordem química coloidal desenvolvida como sucessora de relações mais simples entre os produtos químicos orgânicos. Essas novas propriedades foram determinadas pelas interações dessas moléculas mais complexas.
4) Oparin postulou que esse processo trouxe a ordem biológica à proeminência. De acordo com Oparin, competição, velocidade de crescimento celular, sobrevivência do mais apto, luta pela existência e, finalmente, seleção natural determinaram a forma de organização material característica dos seres vivos modernos.
Pode-se notar que a teoria de Oparin tem um forte viés darwiniano, que enfatiza a seleção natural e a sobrevivência do mais apto ou adaptado ao ambiente.
Oparin delineou uma maneira pela qual ele pensava que produtos químicos orgânicos básicos poderiam ter se formado em sistemas microscópicos localizados, a partir dos quais seres vivos primitivos poderiam ter se desenvolvido. Ele citou o trabalho feito por de Jong e Sidney W. Fox sobre coacervados e pesquisas feitas por outros, incluindo ele mesmo, em produtos químicos orgânicos que, em solução, podem espontaneamente formar gotículas e camadas. Oparin sugeriu que diferentes tipos de coacervados poderiam ter se formado no oceano primordial da Terra e sido sujeitos a um processo de seleção que, eventualmente, levou à vida.
Sua hipótese esta baseada nos seguntos passos
1. Na atmosfera primitiva do nosso planeta, existiriam metano, amônia, hidrogênio e vapor de água.
2. Sob altas temperaturas, em presença de centelhas elétricas e raios ultravioleta, tais gases teriam se combinado, originando aminoácidos, que ficavam flutuando na atmosfera.
3. Com a saturação de umidade da atmosfera, começaram a ocorrer as chuvas.
4. Os aminoácidos eram arrastados para o solo.
5. Os aminoácidos eram submetidos a aquecimento prolongado, e combinavam-se uns com os outros, formando proteínas (polipetídeos).
6. As chuvas lavavam as rochas e conduziam as proteínas para os mares. Surgia uma "sopa de proteínas" nas águas mornas dos mares primitivos.
7. As proteínas dissolvidas em água formavam colóides.
8. Os colóides se interpenetravam e se fundiam e originaram os coacervados.
9. Os coacervados englobavam moléculas de nucleoproteínas.
10 Esses coacervados organizaram-se em gotículas delimitadas por membrana lipoprotéica. Surgiam as primeiras células.
11. Essas células pioneiras eram muito simples e ainda não dispunham de um equipamento enzimático capaz de realizar a fotossíntese.
12. A primeiras células eram, portanto, heterótrofas.
13. Somente mais tarde, surgiram as células autótrofas mais complexas.
Com isso, foi possivel o aparecimento dos seres de respiração aeróbica.
Atualmente, se discute a composição química da atmosfera primitiva do nosso planeta, preferindo alguns admitir que, em vez de metano, amônia, hidrogênio e vapor de água, existissem monóxido de carbono, dióxido de carbono, nitrogênio molecular e vapor de água.
Evidências experimentais corroboram a hipótese Oparin-Haldnae, como por exemplo os experimentos de Stanley Miller e Harold Clayton Urey, que demonstram a formação de estruturas orgânicas básicas necessárias à hipótese à partir dos elementos e substâncias primordiais; além de observações tais como o comportamento de determinadas substâncias, a exemplo o comportamento de fosfolipídeos, que em meio aquoso espontaneamente se organizam e formam membranas fechadas (algo parecido com a formação de bolhas de sabão).
Dando sequência ao experimento de Urey e Miller a formação de coacervados encontra-se esplanada entre outros nos trabalhos de H.G. Bungenberg de Jong.
A hipótese converge e de um lado à formação do primeiro coacervado protobiótico a partir de substâncias elementares, e ganha grande apoio do outro lado na teoria da evolução biológica, muito bem estabelecida entre a comunidade científica.
Relevante ao contexto, cita-se que a hipótese da panspermia não altera em muito o cenário proposto por Oparin, apenas transferindo-o de local, da Terra para outra parte do universo.
A panspermia encontra algum apoio
Experiência de Miller-Urey
A Experiência de Miller e Urey foi uma experiência concebida para testar a hipótese de Oparin e Haldane sobre a origem da vida.
Segundo o experimento, as condições na Terra primitiva favoreciam a ocorrência de reações químicas que transformavam compostos inorgânicos em compostos orgânicos precursores da vida. Em 1953, Stanley L. Miller e Harold C. Urey da Universidade de Chicago realizaram uma experiência para testar a hipótese de Oparin e Haldane que ficou conhecida pelos nomes dos cientistas.[4] Esta experiência tornou-se na experiência clássica sobre a origem da vida.
A experiência de Miller consistiu basicamente em simular as condições da Terra primitiva postuladas por Oparin e Haldane. Para isso, criou um sistema fechado, sem oxigênio, onde inseriu os principais gases atmosféricos, tais como hidrogênio, amônia, metano, além de vapor d'água.[5] Através de descargas elétricas, e ciclos de aquecimento e condensação de água, obteve após algum tempo, diversas moléculas orgânicas (aminoácidos). Deste modo, conseguiu demonstrar experimentalmente que seria possível aparecerem moléculas orgânicas através de reações químicas na atmosfera utilizando compostos que poderiam estar nela presentes. Estas moléculas orgânicas são indispensáveis para o surgimento da vida.
ABIOGÊNESE
Em textos antigos tanto literários quanto científicos podemos encontrar referências à origem dos seres vivos, especialmente sapos, rãs, cobras, moscas e escorpiões, como sendo esses organismos oriundos da matéria bruta (não viva) ou inanimada. Ao longo de mais de 2.300 anos perdurou a discussão entre a teoria da geração espontânea ou abiogênese e a teoria da biogênese (omne vivo ex vivum).
Por muito tempo houve acirrada discussão entre essas duas teorias; até que baseado em experimentação sistemática a teoria da biogênese foi aceita. Hoje apenas ensinamos que existiu um outro pensamento alternativo (porém errôneo) à teoria da biogênese.
A teoria da Biogênese ou Teoria de Oparin-Haldane, afirma que a partir de gases presente na atmosfera da Terra se produziu todos os compostos orgânicos necessários a vida e provavelmente ate mesmo a própria vida, via coacervados chegando na primeira célula.
A primeira fase das reações entre a mistura de gases (supostamente presentes na atmosfera do planeta) e que fazem parte do experimento de Stanley Miller origina ácido cianídrico (cianeto de hidrogênio) HCN, formaldeído CH2O e outros compostos intermediários ativos como o acetileno e o cianoacetileno entre outros.
CO2 → CO + [O] (oigênio atômico)
CH4 + 2[O] → CH2O + H2O
CO + NH3 → HCN + H2O
CH4 + NH3 → HCN + 3H2
O formaldeído, o amoníaco, e ácido cianídrico HCN podem depois reagir na chamada Síntese de Stecker para formar aminoácidos e outras biomoléculas:
CH2O + HCN + NH3 → NH2-CH2-CN + H2O
NH2-CH2-CN + 2H2O → NH3 + NH2-CH2-COOH (aminoácido GLICINA)
Posteriormente a água e o formaldeído podem reagir para produzir
açúcares como a ribose.
(FONTE: DESCONHECIDA, INTERNET, SE ALGUÉM SOUBER A FONTE MANDE-ME QUE REFERENCIAREI)
O experimento de
Stanley Miller e Harold Urey
No início da década de 1950, (pesquisadores norte-americanos resolveram testar a teoria de A. Oparin e J.B.S. Haldane).
Assim, em 1953, Stanley L. Miller (1930-2007) estudante de química, delineou um experimento com a ajuda de seu professor Harold C. Urey (1893-1981) na Universidade de Chicago.
Harold Urey deu a Miller seis meses para conseguir algum resultado interessante, se não conseguisse não iriam gastar dinheiro nessa ideia.
Assim Miller delineou e construiu um aparelho que simulava as condições da Terra primitiva.
Em um balão de vidro evacuado (onde foi feito vácuo) ele colocou hidrogênio, amônia, metano e vapor de água, dióxido de carbono e água fervente no fundo (para representar um oceano). Nesse frasco ele produziu descargas elétricas, simulando os raios que ocorriam naquela época na atmosfera primitiva.
Depois de uma semana apareceram vestígios de uma substância de coloração alaranjada a marrom claro, que Miller analisou e descobriu que era rica em aminoácidos, os tijolos de construção das proteínas.
Esse experimento demonstrou que moléculas orgânicas (aminoácidos) poderiam ter-se formado nas condições da Terra primitiva, o que reforça a hipótese da evolução gradual dos sistemas químicos. Ele variou a mistura de gases e pode obter diversos compostos principais do metabolismo dos seres vivos como aminoácidos, proteínas e ácidos graxos.
Graças à experiência pioneira de Stanley Miller, hoje pesquisadores são capazes de reproduzir em laboratório quase todos os mais importantes aminoácidos existentes nas células.
Na década seguinte, Miller repetiu sua experiência original com várias reviravoltas. Ele injetou vapor quente na câmara eletrificada para simular um vulcão em erupção, outro esteio de nosso planeta primordial. As amostras desse experimento estavam entre os frascos não examinados que Bada herdou.
Em 2008, o aluno de Bada, Adam Johnson, mostrou que os frascos continham uma gama mais ampla de aminoácidos do que Miller havia relatado originalmente em 1953.
Miller também ajustou os gases em seus frascos eletrificados. Ele tentou o experimento novamente com dois recém-chegados, sulfeto de hidrogênio (H2S) e dióxido de carbono (CO2), juntando amônia e metano. Seria muito fácil repetir o mesmo experimento agora. Mas Parker e Bada queriam dar uma olhada nas amostras originais que o próprio Miller havia coletado, mesmo que apenas por seu “considerável interesse histórico”.
Usando técnicas modernas, cerca de um bilhão de vezes mais sensíveis do que as que Miller teria usado, na década de 1950, Parker identificou 23 aminoácidos diferentes nos frascos, muito mais do que os cinco que Miller havia descrito originalmente. Sete deles continham enxofre, o que é uma novidade para a ciência ou notícias velhas, dependendo de como você olha para ele.
Outros cientistas produziram aminoácidos sulfurosos em experimentos semelhantes, incluindo Carl Sagan. Mas, sem o conhecimento de todos eles, Miller os havia vencido por vários anos. Ele até se arrumou, levou até 1972 para publicar os resultados em que produziu aminoácidos sulfurados!
Os aminoácidos nos frascos de Miller vêm em uma mistura igual de duas formas, cada uma a imagem espelhada da outra. Você só vê isso em reações de laboratório, na natureza, os aminoácidos vêm quase inteiramente em uma versão. Tal como Parker, Miller antes dele, tinha certeza de que os aminoácidos não tinham vindo de uma fonte contaminante, como uma bactéria perdida que se infiltrou nos frascos. A afirmação corrente é a de todos os aminoácidos biológicos serem os seus L-enantiômeros, excetuando o caso da glicina.
Imagine então, um planeta jovem e violento, devastado por vulcões explodindo, gases nocivos e quedas de raios. Esses ingredientes se combinaram para preparar uma “sopa primordial”, formando os precursores da vida em poças d'água. Além disso, meteoritos chovendo do espaço poderiam ter se adicionado às moléculas acumuladas. Afinal, Parker descobriu que o coquetel de aminoácidos nas amostras de Miller é muito semelhante ao encontrado no meteorito Murchison, que pousou na Austrália em 1969. (Silva e Silva, 2009, Yong, 2011).
Experimento delineado por Stanley Miller para
investigar a origem da vida na Terra.
A hipótese mais aceita, atualmente, sobre a origem da vida é a hipótese de Oparin e Haldane. Segundo essa ideia, a Terra primitiva seria constituída por amônia, hidrogênio, metano e vapor d'água, os quais são expelidos constantemente pelas atividades vulcânicas. (biologianet)
A condensação do vapor d'água deu origem a um ciclo da água, pois estas, ao atingirem a superfície ainda quente da Terra, voltavam a evaporar, iniciando assim um novo ciclo, que depois centenas e milhares até um milhão de anos arrefeceu as rochas, tornando possivel o acúmulo de água líquida na superfície em em grandes poças e depois em lagos e mares.
Mediante ação das radiações ultravioletas do Sol e das constantes descargas elétricas, os elementos presentes na atmosfera passaram a reagir, dando origem aos primeiros compostos orgânicos, denominados. As chuvas carreavam esses compostos para os oceanos primitivos, os quais se formaram quando ocorreu o resfriamento da superfície da terra, permitindo o acúmulo de água na superfície. (biologianet).
Nos oceanos primitivos, esses aminoácidos uniram-se, formando compostos semelhantes a proteínas (proteinoides), e, em seguida, após novas reações, essas deram origem aos coacervados. Estes se tornaram mais estáveis e complexos, controlando as próprias reações químicas e sendo capazes de autoduplicar-se, originando, assim, os primeiros seres vivos.
Como desse humilde principio chegamos aos três domínios que observamos hoje na Terra?
Atualmente, segundo Karl Wöese (1969) adota-se uma divisão dos organismos vivos em três domínios: Bacteria (Eubacterias), Archaea (arquebactérias), e Eukarya (Protoctistas, Fungi, Embriophytas, Metazoa). Os dois primeiros correspondem aos procariotos, isto é, seu material genético (nucleoide) esta no citosol sem uma proteção membranosa ao redor, e o último aos eucariotas (os restantes organismos unicelulares e os multicelulares). As eubactérias dividem-se em Gram-positivas e Gram-negativas. Esta designação é proveniente das respostas diferentes a um teste químico e estão associadas a aspectos estruturais das suas paredes celulares. As primeiras (Gram-positivas) não apresentam uma segunda camada lipídica externa, diferentemente do que acontece com as Gram-negativas) que ao não possuírem essa camada impedem o corante não se fixa ou se fixa em pequena quantidade.
Stanley Miller e seu aparelho simulador da atmosfera primitiva da Terra
Gases dos vulcões em erupção e sua dispersão na atmosfera primitiva
Imagine que no início da história da terra existiam muitos vulcões e a atmosfera era bem diferente da que existe hoje em nossos dias e que respiramos. Naquela época não era possível respirar na atmosfera, pois não havia oxigênio livre.
Agora imagine que além desses gases, na atmosfera primitiva houvesse muitas tempestades; provavelmente tempestades que duravam meses ou até mesmo anos sem parar (como aquelas que vemos em Vênus, Júpiter, ou mesmo em Urano). Assim, teríamos uma quantidade enorme de raios (hoje temos em torno de 100 milhões de raios só em um ano no brasil, no mundo são em torno de 3,2 bilhões de raios por ano).
Terra primitiva e sua atmosfera (modificado de 1)
(1)
ATMOSFERA PRIMITIVA E SUA EVOLUÇÃO
Modificado cnpq
Coacervados
Proteinóides (coacervados)
Coacervados são aglomerados de moléculas proteicas e lipídios envolvidas por moléculas de água. Isso de dá devido ao potencial de ionização presente em alguma de suas partes (tanto na molécula de lipídio quanto na molécula de proteína). Acredita-se, baseado na teoria de Oparin, que a origem dos coacervados esta ligada a composição química da atmosfera primitiva que supostamente era constituída por: metano, amônia, gás sulfídrico, dióxido de carbono, e vapor de água além de hidrogênio e nitrogênio. Esses gases sob influência da energia dos raios de tempestades e dos raios ultravioleta do Sol (UVa e UVb) teriam se combinado, formando aminoácidos os quais se agruparam formando os coacervados.
Com as chuvas os coacervados teriam parado no mar (de águas quentes) e com a intervenção de minerais da decomposição das rochas teria dado origem a primeira protocélula.
Segundo a Teoria de Oparin existiam coacervados formados de diversas maneiras. Os mais instáveis quebravam-se facilmente e se desfizeram. Outros se uniram a outras moléculas orgânicas presentes na água do mar e a moléculas inorgânicas, formando os coacervados complexos.
É possível que em algumas dessas milhares de combinações que podem ter ocorrido ao longo do tempo, alguns coacervados tenham se tornado mais e mais estáveis. Simultaneamente a isso, teria se formado no oceano um "caldo quente" composto por coacervados e outros tipos de compostos orgânicos, assim como substâncias inorgânicas provenientes do intemperismo das rochas, e isso possibilitou a sobrevivência dos coacervados.
Como os coacervados necessitavam de energia para sobreviver, esta, era obtida inicialmente dos raios ultravioleta do Sol e das descargas elétricas (raios de tempestades) e posteriormente passou a ser obtida de forma bioquímica (açúcares, matéria orgânica em geral). Desta forma o primeiro protobionte ou protocélula foi um ser heterotrófico, necessitando obter energia de compostos orgânicos já sintetizados, seja na atmosfera e que caia com a chuva no oceano ou através da fusão com outros coacervados.
Bibliografia
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Universo
(Publicado em 07/II/2012, upgrade 2022)
2 comentários:
gostei muito dessa pagina otima mesmo pois aprendi bastante com ela as vezes é bom fazer trabalhos da escola manuais pois vc aprende + poq vc esta lendo o enuciado
thanks for sharing
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