Traduzido por Julio Batista
Original de Tessa Koumoundouros para o ScienceAlert
Como a vida surgiu na Terra a partir de uma variedade de moléculas não vivas é um mistério duradouro. Os experimentos podem nos mostrar como etapas importantes podem ter acontecido, mas para cada salto à frente existem becos sem saída confusos.
A água, por exemplo, parece ser um componente essencial da vida desde o início. No entanto, o processo de crescimento de alguns dos componentes mais vitais da vida tem uma aversão frustrante a ela.
“Sabemos que os aminoácidos são os blocos de construção das proteínas e as proteínas são essenciais para a vida”, disse John Yin, engenheiro bioquímico da Universidade de Wisconsin-Madison, EUA.
“Na química pré-biótica, há muito tempo se questiona como podemos fazer com que essas coisas formem ligações e cadeias de uma maneira que possa eventualmente levar a uma célula viva. A questão é difícil porque a química específica envolvida é aquela que tende a falhar em presença de água”.
A teoria predominante desde a época de Charles Darwin é que a vida emergiu de uma ‘sopa primordial‘ logicamente úmida, tornando difícil reconciliar o papel preciso que a água pode desempenhar nas origens daquelas primeiras reações autorreplicantes sustentadas.
Assim, a engenheira química da Universidade de Wisconsin-Madison, Hayley Boigenzahn, conduziu um estudo em um ambiente em mudança simulado – um que alterou entre condições úmidas e secas que são facilmente replicadas na natureza com ciclos de marés e de dia e noite, bem como mudanças climáticas.
A equipe de Boigenzahn combinou uma seleção de aminoácidos que se mostraram bastante fáceis de produzir naturalmente. Como os blocos de construção das proteínas – unidades que podem realizar o trabalho mecânico dos processos vivos – as estruturas resultantes são uma boa aposta para desempenhar um papel importante nas formas iniciais da biologia.
Infelizmente, conseguir que essas unidades se unam em cadeias mais longas é um desafio. Nesse caso, os pesquisadores usaram o aminoácido glicina.
Em seguida, adicionaram trimetafosfato à sopa, uma molécula produzida naturalmente em vulcões.
Finalmente, a sopa foi temperada com hidróxido de sódio (NaOH) para aumentar seu pH.
Eis que, durante a primeira hora do experimento, a glicina se acoplou para formar uma molécula de duas unidades chamada dímero. Essa reação libera prótons que, por sua vez, neutralizam o pH necessário para que a dimerização ocorra, efetivamente freando todo o processo.
Conforme encontrado em pesquisas anteriores, à medida que o pH da solução se tornava mais neutro, os dímeros lentamente começaram a se ligar uns aos outros em cadeias ligeiramente mais longas. À medida que a solução secava, no entanto, a taxa de reação aumentava, possivelmente devido às concentrações das moléculas que se aproximavam, suspeita a equipe.
“O que estamos mostrando aqui é que não precisa necessariamente ser o mesmo ambiente em todas as reações”, disse Boigenzahn. “Eles podem ocorrer em diferentes ambientes, desde que as reações que estão ocorrendo ajudem a criar um ambiente favorável para as próximas etapas”.
Um ciclo de transições entre condições úmidas e secas poderia transformar a molécula em proteínas mais complexas, algumas das quais poderiam promover outras reações químicas envolvidas na vida.
“O fato desses mecanismos de reação serem conhecidos há muitos anos e de haver uma avaliação limitada da ligação entre eles sugere que pode valer a pena prestar mais atenção aos efeitos das reações prebióticas propostas em seu ambiente, além dos efeitos do meio ambiente nas reações”, notou Boigenzahn e a equipe.
Esta também não é a primeira pista de que as origens da vida podem ter ocorrido com a falta da umidade. No início deste ano, químicos descobriram que os aminoácidos flutuantes livres no ar eram mais reativos no limite ar-água de pequenas gotículas. Além do mais, essas reações aconteceram em condições ambientais normais sem a necessidade de outros produtos químicos ou radiação.
Ainda há um longo caminho a percorrer antes de entender tudo o que está envolvido, mas entender os processos por trás da origem da vida também pode abrir as portas para novas e mais poderosas tecnologias baseadas na química.
“Eventualmente, você pode criar sistemas químicos capazes de armazenar informações, adaptar e evoluir”, disse Yin.
“O DNA armazena informações em milhares de vezes a densidade de um chip de computador. Se pudéssemos obter sistemas que fazem isso sem necessariamente serem células vivas, então você começa a pensar em todos os tipos de novas funções e processos ocorrendo no nível molecular.”
Esta pesquisa foi publicada em Origins of Life and Evolution of Biospheres.
