A teoria da síntese abiótica: o que é e que questões tenta responder

Compreender a origem da vida é, para o ser humano, uma das questões mais complexas e místicas que se pode propor. Como a célula, a unidade básica dos seres vivos, surgiu de compostos não vivos? Qual é a razão subjacente que levou ao surgimento dos seres vivos a partir dos elementos que os compõem?

O simples conceito de "não-vida" é extremamente complexo de entender porque, em um planeta com mais de 8,7 milhões de espécies estimadas (a maioria delas sem descobrir), o simples fato de conceber a falta de matéria orgânica senciente em algum momento da história da Terra é, sem dúvida, um desafio até para o melhor dos humanos. cientistas.

Aqui vamos explorar um tema que vai além da própria existência do ser humano, pois procuramos elucidar as hipóteses e suposições que tentaram explicar a origem da vida em nosso planeta. É o escopo de abiogênese e a teoria da síntese abiótica, onde se trata de explicar a existência do ser a partir do nada.

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Qual é a teoria da síntese abiótica?

A abiogênese refere-se ao processo natural de emergência da vida de sua inexistência, ou seja, com base na matéria inerte, compostos orgânicos simples. A comunidade científica estima que a origem da vida data de um período entre 4.410 milhões de anos, quando o vapor de água começou a condensar regularmente na Terra, e há 3.770 milhões de anos, momentos em que os primeiros sinais de vida.

A teoria “clássica” da origem da vida envolve algumas desvantagens logísticas intransponíveis, que foram abordadas em artigos de revisão científica. em várias instâncias. Para entender a complexidade na hora de elucidar esse processo, apresentamos alguns deles:

• Essas postulações obscurecem o próprio conceito de “vida”. Não há conclusão redutível sobre a autossíntese de formas vivas no espaço-tempo.
• A produção dos primeiros seres vivos está localizada nos mares primitivos, cujas condições eram muito agressivas para qualquer tipo de vida prosperar.
• Estabelece que os protobiontes "receberam" a vida pelo simples fato de adquirirem uma estrutura molecular complexa.
• Para que algo esteja vivo, é necessário DNA, fato quase inconcebível em um ambiente climaticamente tão agreste quanto os mares primitivos.
• Qual foi o primeiro, o ovo ou a galinha? Ou seja, como os primeiros seres vivos se replicaram se assumirmos que eles não tinham DNA ou RNA?

É hora de ficar um pouco metafísico, porque o terceiro ponto desta lista chama especialmente a nossa atenção. Nem mesmo ordenando todas as substâncias necessárias para dar origem ao tipo de célula mais simples de todas conseguimos obter uma estrutura que vivencie a vida, razão pela qual o "ser" deve constituir algo mais do que a soma de todas as suas partes, certo?

Síntese abiótica a partir de moléculas orgânicas: o experimento de Miller

A teoria da síntese abiótica não poderia ser concebida hoje sem o experimento de Miller, que foi realizado em 1953 por Stanley Miller e Harold Clayton Urey (biólogo e químico) na Universidade de Chicago. Para tentar explicar a origem da vida em um ambiente de laboratório, esses especialistas precisavam de uma série de recipientes de vidro e tubos conectados entre si em um circuito fechado.

Em linhas gerais, podemos resumir o experimento nos seguintes conceitos: uma mistura de água, metano, amônia, dióxido de carbono, nitrogênio e hidrogênio (os compostos possivelmente presentes na época da origem da vida) e este foi submetido a descargas elétricas de 60.000 volts a muito alto.

Destes elementos, da energia fornecida ao sistema e dos tubos de vidro interligados várias moléculas orgânicas foram obtidas, incluindo glicose e alguns aminoácidos. Esses compostos são essenciais para a síntese de proteínas pelas células, ou seja, as bases de seu crescimento e desenvolvimento.

Após esta incrível experiência, várias variantes do procedimento foram realizadas em laboratório. Graças a tentativas de tentativa e erro, os seguintes marcos foram alcançados:

• Eles conseguiram formar, a partir de compostos inorgânicos, 17 dos 20 aminoácidos que compõem as proteínas.
• Foram sintetizadas todas as bases purínicas e pirimídicas que permitem a criação de nucleotídeos, que se associam para formar DNA e RNA na célula.
• Um estudo afirma ter criado nucleotídeos a partir de bases de pirimidina, embora esse processo seja muito mais difícil de alcançar.
• 9 dos 11 intermediários do ciclo de Krebs foram criados.

Apesar de todos esses avanços, explicar a formação de matéria orgânica a partir de matéria inorgânica permanece um enigma. Por exemplo, teoriza-se que, na época da origem da vida, a concentração de metano e amônia no a atmosfera não era alta, e é por isso que o experimento que expusemos a você perde um pouco de força. Além disso, explicar a origem das moléculas orgânicas é o primeiro passo para entender o surgimento do vida, mas como vimos, uma associação de moléculas requer algo "especial" para ser concebido como vida.

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Hipótese da origem da vida

Para uma hipótese de resposta à origem da vida, deve resolver as seguintes dúvidas:

• Como foram criadas as moléculas essenciais que definem a vida, ou seja, aminoácidos e nucleotídeos (o experimento descrito anteriormente pode dar uma resposta parcial).
• Como esses compostos se associaram para dar origem às macromoléculas, ou seja, DNA, RNA e proteínas (processo muito mais difícil de explicar).
• Como essas macromoléculas foram capazes de se autorreproduzir (sem resposta).
• Como essas macromoléculas foram delimitadas em formas autônomas separadas do ambiente, ou seja, a célula.

Talvez o experimento de Miller e suas variantes cubram, até certo ponto, as duas primeiras questões. Mesmo assim, explicar o resto das incógnitas é uma tarefa assustadora. Em 2016, um estudo da revista Nature conseguiu dar um passo adiante em relação a essa questão: estudou a física de pequenas "gotículas ativas", formadas pela segregação de moléculas em misturas complexas resultantes de mudanças de fase. Em outras palavras, eram gotículas quimicamente ativas que reciclavam componentes químicos dentro e fora do líquido circundante.

O que é fascinante sobre este estudo é que os profissionais descobriram que essas gotículas tendem a crescer até o tamanho de uma célula e, até certo ponto, divididas por processos semelhantes. Isso poderia supor um modelo claro para a "protocélula prebiótica", isto é, a existência de entidades compartimentadas nas quais processos químicos ocorrem apesar do fato de que eles não estavam vivos per se. Claro, estamos nos movendo em áreas difíceis de entender, mas a ideia geral é a a seguir: estão sendo feitos avanços científicos que tentam responder às perguntas postulados.

Outras hipóteses

Abiogênese na Terra, ou o que é o mesmo, a teoria da síntese abiótica (criação de vida a partir de matéria orgânica) Não são as únicas hipóteses consideradas para explicar a vida em nosso planeta. O exemplo claro disso é o panspermia, uma corrente completamente diferente que tenta explicar a chegada dos primeiros microorganismos à Terra por meio de corpos exógenos, ou seja, meteoritos.

Muitas descobertas foram feitas a respeito desse assunto, desde algumas colônias bacterianas mostraram resistência às condições espaciais, a saída da órbita de um planeta e a entrada subsequente. Ainda assim, não foi possível verificar a sobrevivência nas 3 fases ao mesmo tempo e, mais uma vez, estamos perante condições laboratoriais.

Hipóteses como a panspermia também representam um problema em si, pois tentam explicar como a vida veio à Terra, mas não sua origem real. Por isso, o fato de uma associação de moléculas orgânicas ter dado origem à vida permanece, até hoje, uma verdadeira incógnita.

Resumo

Como pudemos constatar, desde a experiência de Miller houve enormes avanços em termos da teoria da síntese abiótica: da síntese de quase todos os aminoácidos até o nucleotídeo, quase conseguiram criar "todos" os elementos necessários da matéria inorgânica para uma célula se colocar em Marchar.

Infelizmente, fica a pergunta: como essas moléculas se associaram para dar origem à célula? Pesquisas como a descrita anteriormente e publicada na revista Nature tentam responder a esta questão, através da estudo de "proto-células" não vivas compostas por moléculas orgânicas que reagem com o ambiente de forma semelhante a uma entidade celular. Claro, há um longo caminho a percorrer e a questão da origem da vida continua válida.

Referências bibliográficas:

• Abiogênese, A origem da vida na Terra, Nasif Nahle Sabag, Biblioteca Omegalfa.
• Menez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A.,... & Refrégiers, M. (2018). Síntese abiótica de aminoácidos nos recessos da litosfera oceânica. Nature, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A., & Julicher, F. (2017). O crescimento e a divisão de gotículas ativas fornecem um modelo para protocélulas. Nature Physics, 13(4), 408-413.