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Compostos org√Ęnicos extraterrestres e a origem da vida na Terra

Como a vida se iniciou na Terra ainda √© um mist√©rio que intriga diversos cientistas e curiosos por muito tempo na nossa hist√≥ria. Na d√©cada de 20, Aleksandr Ivanovich Oparin, bioqu√≠mico russo, criou uma teoria do surgimento dos primeiros compostos org√Ęnicos nos prim√≥rdios da evolu√ß√£o do nosso planeta, per√≠odo no qual quase n√£o existia oxig√™nio livre na atmosfera, que contava com os gases di√≥xido de carbono (CO2), nitrog√™nio (N2), vapor de √°gua (H2O), am√īnio (NH3) e metano (CH4). Neste contexto, com a influ√™ncia da energia liberada por rel√Ęmpagos, estas mol√©culas foram desintegradas dando origem a compostos org√Ęnicos um pouco mais complexos. A teoria de Oparin foi testada experimentalmente na d√©cada de 50 por Stanley Miller, qu√≠mico americano, que conseguiu formar amino√°cidos simples a partir de descargas el√©tricas em ambiente simulando as condi√ß√Ķes da teoria de Oparin.
Os compostos org√Ęnicos previamente formados, com a a√ß√£o das descargas el√©tricas e raios UV provenientes do Sol, foram desencadeando rea√ß√Ķes qu√≠micas que deram origem a mol√©culas como √°lcoois, a√ß√ļcares, amino√°cidos e cadeias de carbono. Posteriormente surgiram prote√≠nas e polissacar√≠deos. Mais tarde estas mol√©culas, que ficaram concentradas nos mares, deram origem √†s formas mais primitivas do que se podia chamar de vida, os chamados coacervados.

Perspectiva art√≠stica de como era a atmosfera primitiva da Terra, ambiente no qual teriam se formado os primeiros compostos org√Ęnicos (fonte: autor desconhecido).

Enquanto isso, fora da Terra…

J√° faz um bom tempo que se √© conhecido que no espa√ßo s√£o encontrados diversos compostos org√Ęnicos, como pares de bases e amino√°cidos. Em 2011, por exemplo, alguns astr√īnomos da Universidade de Hong Kong encontraram compostos org√Ęnicos complexos (comparados at√© com carv√£o e petr√≥leo) em v√°rias partes do Universo, e sugeriram que esse tipo de composto pode n√£o ser exclusividade de formas biol√≥gicas, podendo ser espontaneamente criados por estrelas.
Em setembro de 2016, a NASA divulgou a detec√ß√£o de um bilh√£o de pares de bases de DNA (provindas de amostras levadas da Terra) em apenas uma semana, pela utiliza√ß√£o de um mini-sequenciador de biomol√©culas em uma esta√ß√£o espacial, provando que √© poss√≠vel o sequenciamento de material gen√©tico em condi√ß√Ķes fora da Terra. Isto significa mais um importante passo para a possibilidade de detectar estes tipos de compostos em exoplanetas, por exemplo.
Mas uma not√≠cia recente, de fevereiro de 2017, foi ainda mais animadora: foram detectados diversos compostos org√Ęnicos, carbonatos e argilas em Ceres, o maior corpo entre o cintur√£o de asteroides que fica entre Marte e J√ļpiter, tamb√©m considerado um planeta an√£o. Estes compostos, detectados por espectroscopia na regi√£o do infravermelho e do vis√≠vel, foram mapeados em torno de uma cratera localizada no hemisf√©rio Norte do pequeno planeta. Os compostos org√Ęnicos encontrados possuem comprimentos de onda caracter√≠sticos de grupos metil (CH3-) e metileno (-CH2-).

Imagem da cratera mapeada na superf√≠cie do planeta an√£o Ceres, onde a colora√ß√£o vermelha alcan√ßada pela utiliza√ß√£o de filtros espectrais combinados se refere √† mat√©ria org√Ęnica. Fonte: NASA.

E como podemos relacionar esta descoberta com a origem da vida na Terra?

Em outubro de 2003, um trabalho publicado na revista Science mostrou que um experimento envolvendo a utiliza√ß√£o de argila (no caso, montmorillonita) aumentou a tend√™ncia de √°cidos graxos (que comp√Ķem os lip√≠dios que formam as membranas das c√©lulas) de formar membrana de camada dupla, al√©m de induzir a forma√ß√£o de cadeias de RNA, mol√©culas que cont√©m informa√ß√£o gen√©tica para a transcri√ß√£o de prote√≠nas. De acordo com o qu√≠mico Alexander Graham Cairns-Smith, da Universidade de Glasgow (Esc√≥cia), autor do trabalho, na argila √© onde podem ter surgido as primeiras mol√©culas que deram origem √† vida. Isto porque as superf√≠cies argilosas podem ter servido como um agente organizador de padr√Ķes, assim como os nossos genes atuam. Al√©m disso, nas argilas os compostos org√Ęnicos podem ter sido mantidos juntos e com condi√ß√Ķes ideais para o acontecimento de algumas rea√ß√Ķes qu√≠micas que seriam substanciais para a forma√ß√£o de prote√≠nas, por exemplo. Em outras palavras, as part√≠culas de argila serviriam como substratos para a uni√£o de amino√°cidos para a forma√ß√£o de prote√≠nas, al√©m de favorecer a forma√ß√£o de dupla camada lip√≠dica que posteriormente dariam origem √†s membranas celulares.
Um ambiente ideal para a evolu√ß√£o da vida pr√©-bacteriana no nosso planeta seriam as hot springs e fontes hidrotermais, regi√Ķes onde a √°gua subterr√Ęnea aquecida geotermicamente emerge, no continente ou no assoalho oce√Ęnico, respectivamente. Estes ambientes possuem v√°rios requerimentos que poderiam ser essenciais para as rea√ß√Ķes que deram origem √† vida, al√©m da presen√ßa de argila, como uma ampla gama de temperaturas (no qual uma deles seria √≥tima); presen√ßa de compostos org√Ęnicos dissolvidos; grande disponibilidade de f√≥sforo, zinco e n√≠quel, etc.

Hot spring (esquerda), no parque Yellowstone, EUA. Fonte: Enciclop√©dia Brit√Ęnica. Fonte hidrotermal em fundo oce√Ęnico (Fonte: Wikipedia).

Os carbonatos e argilas que foram encontrados no planeta an√£o Ceres podem fornecer evid√™ncias de que l√° um dia aconteceram rea√ß√Ķes qu√≠micas na presen√ßa de √°gua e calor, o que pode significar que os compostos org√Ęnicos mapeados no planeta puderam ter uma origem semelhante aos primeiros compostos org√Ęnicos mais complexos na Terra.

As joias do Universo

No √ļltimo dia 22 de Fevereiro, a ag√™ncia espacial norte-americana NASA divulgou uma not√≠cia que movimentou a comunidade cient√≠fica e o mundo todo. Foi anunciada a descoberta de um sistema planet√°rio composto de sete planetas orbitando uma estrela an√£-vermelha. A estrela, com apenas cerca de 8% da massa de nosso Sol, j√° havia sido registrada anteriormente e foi batizada em referencia ao Telesc√≥pio TRAPPIST (que por sua vez recebeu este nome em homenagem aos monges cat√≥licos trapistas, uma ordem comum na B√©lgica e na Holanda e famosa por suas deliciosas cervejas). Os sete planetas do Sistema TRAPPIST (planetas ‚Äúb‚ÄĚ, ‚Äúc‚ÄĚ, ‚Äúd‚ÄĚ, ‚Äúe‚ÄĚ, ‚Äúf‚ÄĚ, ‚Äúg‚ÄĚ e ‚Äúh‚ÄĚ) possuem √≥rbitas pequenas, tamanhos similares aos da Terra e possivelmente s√£o rochosos. Os planetas ‚Äúe‚ÄĚ, ‚Äúf‚ÄĚ e ‚Äúg‚ÄĚ encontram-se em uma dist√Ęncia que pode indicar a exist√™ncia de √°gua no estado l√≠quido. A NASA tem planos de investigar sinais de atmosfera nestes planetas e se podem realmente possuir √°gua l√≠quida.

O Sistema TRAPPIST (www.nasa.gov)

Tal descoberta √© realmente algo extraordin√°rio, mas devemos ser cautelosos com as not√≠cias que j√° se espalharam pelas m√≠dias, em especial pela rede mundial de computadores, e que muitas vezes n√£o est√£o embasadas em fatos concretos, mas na imagina√ß√£o e nos anseios pessoais de seus autores. N√£o √© verdade que a NASA descobriu um sistema planet√°rio que possua vida, nem mesmo foi relatada a exist√™ncia de √°gua no estado l√≠quido, mas a simples possibilidade de exist√™ncia deste composto primordial j√° empolga muitas das pessoas que acreditam que a vida animal complexa que habita a Terra tamb√©m esteja espalhada pelo Universo. H√°, no entanto, uma corrente oposta e me lembrei da mesma com todo o frenesi causado pelo Sistema TRAPPIST. H√° cientistas que defendem a hip√≥tese da ‚ÄúTerra Rara‚ÄĚ, segundo a qual a vida microbiana simples pode estar difundida pelo Universo, mas a vida animal complexa √© muito rara. Ainda quando estava na gradua√ß√£o tive a oportunidade de ler o best-seller do paleont√≥logo Peter D. Ward e do astrobi√≥logo Donald Browlee (ambos norte-americanos): ‚ÄúRare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe‚ÄĚ e que me deixou fascinado! Embora muitas pessoas se excitem com a ideia de vida complexa extraterrestre, a possibilidade de sermos um evento de tamanha singularidade como apresentado pela hip√≥tese da Terra Rara me parece muito mais excitante!

Capa do livro “Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe”, de Peter D. Ward e Donald Browlee (2000)

Enquanto a vida simples microbiana √© adaptada √†s mais adversas condi√ß√Ķes, como temperaturas extremas de ambientes polares e de ambientes pr√≥ximos a vulc√Ķes, a vida animal complexa √© mais restrita e sua exist√™ncia depende de muitas singularidades que tornam o nosso ‚Äúp√°lido ponto azul‚ÄĚ (como apelidado pelo grande astr√īnomo e divulgador da ci√™ncia, Carl Sagan) t√£o raro! Para que a vida animal complexa pudesse surgir em nosso planeta foram necess√°rios bilh√Ķes de anos de hist√≥ria geol√≥gica, cerca de 3,8 bilh√Ķes ou mais. Segundo a hip√≥tese da Terra Rara, planetas mais jovens n√£o possuiriam idade suficiente para que a vida pudesse surgir e evoluir para formas t√£o complexas como ocorreu na Terra. Al√©m do tempo de exist√™ncia dos planetas, h√° in√ļmeras outras condi√ß√Ķes para abrigarem seres complexos, como os que est√£o lendo este texto.

√Č necess√°rio que o planeta n√£o esteja situado na zona central de sua gal√°xia, pois no centro das gal√°xias √© maior a probabilidade de que ocorram impactos com asteroides e cometas, que podem extinguir a vida. √Č necess√°rio que o planeta mantenha parte de seu calor primordial, o suficiente para que exista a for√ßa capaz de mover seus continentes. N√£o fosse a tect√īnica de placas em nossa Terra rara, n√£o haveria continentes-ilha, palco do isolamento geogr√°fico que levou √†s in√ļmeras especia√ß√Ķes e a diversifica√ß√£o da vida complexa. √Č necess√°rio que o planeta tenha uma √≥rbita est√°vel e quase circular. Planetas com √≥rbitas err√°ticas ou que n√£o apresentem √≥rbitas pr√≥ximas de serem circulares n√£o teriam condi√ß√Ķes clim√°ticas que suportassem a vida complexa como conhecemos, pois ora estariam muito pr√≥ximos de sua estrela, ora estariam muito distantes. √Č necess√°rio que a pr√≥pria estrela seja est√°vel, sem muitas flutua√ß√Ķes na energia liberada. E mesmo em um sistema planet√°rio com uma estrela relativamente est√°vel, pode ocorrer a libera√ß√£o de energia em excesso, o que faz necess√°rio um campo magn√©tico protegendo o planeta.¬† Mesmo na presen√ßa de todas estas condi√ß√Ķes, √© ainda importante a exist√™ncia de um planeta vizinho de muita massa e que com seu poderoso campo gravitacional atraia qualquer b√≥lido errante, protegendo o planeta, como faz J√ļpiter em rela√ß√£o √† Terra. Muitos podem pensar que a hip√≥tese da Terra Rara falhe ao n√£o considerar que a vida em outros planetas possa ser diferente da que aqui ocorre (composta de outras macromol√©culas essenciais) e que tenha outras exig√™ncias para progredir de formas simples a formas complexas. No entanto, a √ļnica forma de vida conhecida √© a que existe em nosso planeta, e o que definimos como vida est√° restrito a ela.

A descoberta do Sistema TRAPPIST √© uma boa nova e merece toda a empolga√ß√£o da comunidade cient√≠fica e de todas as pessoas que s√£o apaixonadas por ci√™ncia, mas n√£o creio que estamos pr√≥ximos de encontrar vida complexa. Podemos sim ter esperan√ßa de que exista √°gua no estado l√≠quido, em especial na zona que abriga os planetas ‚Äúe‚ÄĚ, ‚Äúf‚ÄĚ e ‚Äúg‚ÄĚ, e que os planetas sejam realmente rochosos e que possuam atmosferas similares √†s da Terra, e que abriguem, talvez, vida microbiana, vida mais simples. Mas a vida complexa parece ser rara no Universo! N√≥s temos a sorte de viver em um planeta que a abriga e que ainda registra nas rochas, atrav√©s dos f√≥sseis, a hist√≥ria de sua evolu√ß√£o. A Terra √© rara, toda sua diversidade de organismos complexos √© rara e o registro f√≥ssil √© ainda mais raro. As joias do Universo podem estar mais pr√≥ximas de n√≥s do que pensamos.

A Terra, nosso p√°lido ponto azul, vista de Saturno e fotografada pela sonda Cassini em 2013. Uma das joias do Universo! (www.science.nasa.gov)