Blocos de construção da vida são sintetizados em simulações de hidrotermais

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Hidrotermais alcalinos

Minerais com estruturas do tipo chaminé localizadas na superfície dos oceanos podem ter ajudado a criar moléculas de RNA que deram origem à vida na Terra e, dessa forma, são ambientes promissores para a emergência da vida em planetas distantes.

Os cientistas concordam com o nascimento da Terra datando aproximadamente 4,5 bilhões de anos atrás. A vida na Terra pode ser tão antiga quanto essa data, já que descobertas recentes apontam para o surgimento de vida apenas cerca de 440 milhões de anos após a formação do planeta.

No entanto, permanece incerto como o RNA pode ter surgido a partir de precursores mais simples existentes na suposta sopa primordial que existia antes do aparecimento da vida. Da mesma forma como o DNA, o RNA é uma molécula complexa que consiste de cadeias de pequenas moléculas em forma de hélice conhecidas como nucleotídeos.

Uma forma que o RNA pode ter sido formado é a partir da ajuda de minerais, como os hidretos metálicos. Estes minerais podem servir como catalisadores, ajudando a criar pequenos compostos orgânicos a partir de blocos de construções inorgânicos. Esses minerais são encontrados em fontes hidrotermais alcalinas no fundo do mar.

Fontes hidrotermais alcalinas são também o lar de grandes estruturas do tipo chaminé ricas em ferro e enxofre. Estudos anteriores sugeriram que versões primitivas destas chaminés podem ter isolado e concentrado moléculas orgânicas, estimulando assim a origem da vida na Terra.

Para ver o quão bem esta tese suporta a ideia de formação de cadeias de RNA, os pesquisadores sintetizaram chaminés a partir de soluções que contêm ferro, enxofre e silício e as injetaram lentamente em frascos de vidro. Dependendo das concentrações dos diferentes produtos químicos utilizados para cultivar essas estruturas, as chaminés eram ou montes com centros individuais ocos ou, mais frequentemente, torres e “jardins químicos”, contendo vários tubos ocos.

Estruturas minerais do tipo chaminé criadas em laboratório a partir de soluções que contenham ferro, enxofre e silício sob a) baixa concentração e b) alta concentração. Em (a) vê-se estrutruas que se assemelham a um montículo (esquerda) e um "eixo" (direita), enquanto que em (b) vê-se a formação de "jardins químicos". Fonte: Bradley Burcar et al., Astrobiology.
Estruturas minerais do tipo chaminé criadas em laboratório a partir de soluções que contenham ferro, enxofre e silício sob a) baixa concentração e b) alta concentração. Em (a) vê-se estrutruas que se assemelham a um montículo (esquerda) e um “eixo” (direita), enquanto que em (b) vê-se a formação de “jardins químicos”.
Fonte: Bradley Burcar et al., Astrobiology.

“Ser capaz de realizar nossos experimentos em estruturas do tipo chaminé que pareciam algo que se pode encontrar nas regiões mais escuras da Terra Média do Tolkien deu a esses estudos um contexto geológico que despertou a imaginação”, disse o co-autor do estudo Linda McGown, um químico analítico e astrobiólogo pelo Rensselaer Polytechnic Institute, em Troy, Nova Iorque.

As chaminés foram crescidas em líquidos e gases que se assemelham os oceanos e atmosfera da Terra primitiva. Os líquidos foram ácidos e enriquecido com ferro, enquanto os gases eram ricos em nitrogênio e ausente de oxigênio. Os cientistas inseriram seringas para bombear soluções alcalinas contendo uma variedade de produtos químicos no modelo de oceano. Assim, eles simularam a ventilação infiltrada pelos mares primordiais.

Às vezes, os pesquisadores adicionaram argila montmorillonita aos frascos de vidro. Estas argilas são produzidas por interações entre água e rocha, e provavelmente teriam sido comuns na Terra primitiva, disse McGown.

O tipo de nucleotídeo que compõe o RNA é conhecido como ribonucleótido, uma vez que é constituído com o açúcar ribose. Os cientistas descobriram que ribonuclotídeos não modificadas poderiam formar cadeias de dois nucleotídeos. Além disso, ribonucleótidos “ativados” com um composto conhecido como imidazol – uma molécula criada durante as reações químicas que sintetizam os nucleotídeos – pode formar cadeias de polímeros ARN ou até quatro ribonucleótidos longos.

“A fim de observar significativa polimerização RNA na escala de tempo das experiências de laboratório é geralmente necessário activar os nucleótidos”, disse McGown. Imidiazol é o composto utilizado para a ativação de nucleotídeos nestes tipos de experiências.

Os cientistas descobriram que não é apenas a composição química das chaminés o elemento importante quando se trata de formação de RNA, mas a estrutura física das chaminés foi fundamental também. Quando os pesquisadores misturaram soluções ferro, enxofre e silício em seus oceanos simulados, em vez de lentamente injetá-los na água do mar para formar chaminés, a mistura resultante não poderia provocar a formação de RNA.

“As chaminés, e não apenas seus constituintes, são responsáveis pela polimerização “, disse McGown. Estas experiências demonstram pela primeira vez que RNA pode se formar em chaminés hidrotermais alcalinas, embora sejam sintéticas. “Nosso objetivo desde o início da nossa pesquisa tem sido a de simular experimentos de polimerização de RNA tanto quanto possível parecido ao contexto dos ambientes terrestres mais primitivos”, disse McGown. ” A maioria das pesquisas anteriores de polimerização de RNA centrou-se em ambientes de superfície, e a exploração de fontes hidrotermais no fundo do oceano poderia render novas possibilidades para o surgimento de um mundo de RNA”.

Uma das preocupações acerca destes resultados é que as experiências foram realizadas à temperatura ambiente. As fontes hidrotermais são muito mais quentes, e tais temperaturas poderia destruir as moléculas de RNA.

“Tenha em mente, contudo, que as fontes hidrotermais são sistemas dinâmicos com gradientes de condições físicas e químicas, incluindo a temperatura”, disse McGown. Em princípio, as seções mais frias das fontes hidrotermais poderiam ter acumulado RNA e suas moléculas precursoras, disse ela.

No futuro, McGown e seus colegas irão realizar experimentos investigando que variáveis, tais como pressão, temperatura e mineralogia, pode ter sobre a formação de moléculas de RNA, incidindo principalmente sobre as condições que imitam ambientes fundo do oceano em uma Terra primitiva e aqueles que também pode ter existido em Marte e em outros lugares.

No entanto, permanece incerto como o RNA pode ter surgido a partir de precursores mais simples existentes na suposta sopa primordial que existia antes do aparecimento da vida. Da mesma forma como o DNA, o RNA é uma molécula complexa que consiste de cadeias de pequenas moléculas em forma de hélice conhecidas como nucleotídeos.

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Fonte: Space.com

Artigo: Bradley et al., Astrobiology v.15, 2015

 

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O “Deu$ das lacunas” é, a cada nova descoberta científica, cada vez menos necessário para “explicar” (se é que dizer: “ah, foi “Deu$ quem fez” explica algo rsrs) o Universo e a vida rsrs