Bases da construção da vida – a origem dos seres vivos

Teorias da origem dos seres vivos – a experiência de Miller e Urey

A origem da vida

Muitos acreditavam que um princípio ativo ou princípio vital teria a capacidade de transformar matéria bruta em seres vivos. A partir dessa explanação foi elaborada uma teoria sobre a geração espontânea, também chamada de teoria da abiogênese, na qual todos os seres vivos originam-se espontaneamente da matéria bruta.

Mas esta teoria foi contestada por muitos cientistas que através de experimentos comprovaram que um ser vivo só se origina de outro pré-existente surgindo a teoria da biogênese.

A origem da vida – elementos primordiais

Muitos questionamentos surgiram e também muitas teorias e hipóteses, mas as principais teorias modernas sobre a origem do primeiro organismo vivo são a Panspermia e a Evolução Química.

Panspermia diz que o surgimento da vida na Terra teve início a partir de seres vivos ou substâncias precursoras da vida, provenientes de outros locais do universo. A vida teria se originado em outros planetas e foi trazida para cá através de esporos ou formas de vida resistentes, aderidas a meteoritos que caíram e que ainda continuam caindo sobre a Terra.

A origem da vida – evolução química

A Teoria da Evolução Química ou Teoria da evolução molecular, propõe que a vida surgiu a partir de compostos inorgânicos combinaram-se originando moléculas orgânicas simples (açúcares, aminoácidos, bases nitrogenadas, ácidos graxos etc.) que se combinaram produzindo moléculas mais complexas como proteínas, lipídeos, ácidos nucleicos etc., que deram origem a estruturas com capacidade de autoduplicação e metabolismo, dando origem aos primeiros seres vivos, proposta pelo biólogo inglês John Burdon S. Haldane e pelo bioquímico russo Aleksandr I. Oparin.

ilustr – John Burdon S. Haldane

As duas teorias não se conflitam pois ambas propõem que a vida tenha se originado da evolução molecular e que as condições ambientais foram fundamentais para concretizar as reações químicas.

A hipótese

ilustr – Aleksandr I. Oparin

Em 1920, o bioquímico russo Aleksandr I. Oparin (1894-1980) e o biólogo inglês John Burdon S. Haldane (1892 – 1964), desenvolvendo paralelamente trabalhos correlacionados, propuseram a hipótese sobre o surgimento da vida na Terra. Apesar das diferenças, em síntese, concordavam que esse fenômeno teria iniciado a partir de moléculas orgânicas presentes na atmosfera primitiva.

Na Terra primitiva, intensos processos vulcânicos, emitindo grande quantidade de gases: Metano – CH4; Amônia – NH3; Hidrogênio – H2; Vapor de Água – H2O; Suspensos na atmosfera, pela força gravitacional, aumentavam proporcionalmente a concentração, conforme ocorriam as frequentes erupções. O ambiente era bastante redutor, devido a baixa concentração do gás oxigênio – O2.

Após as constantes oscilações térmicas, a Terra passa por um estágio de resfriamento ocasionando as chuvas, acumulando água nas depressões da crosta terrestre, surgindo os quentes e rasos mares primitivos.

A atmosfera do planeta, sem a de camada de Ozônio – O3, era bombardeada constantemente pela Radiação Ultravioleta – UV e descargas elétricas. Condições que propiciaram agitação e energia suficiente para as moléculas suspensas, iniciarem arranjos mais complexos.

A ação da chuva, as moléculas orgânicas são arrastadas para os mares, que pela ação do tempo, transforma-se em uma imensa sopa nutritiva, rica em compostos orgânicos, o lodo primordial, formando os coacervados.

formação de um coacervado

O coacervado é um aglomerado de moléculas envolvidas por água em sua forma mais simples. Essas moléculas foram envolvidas pela água devido ao potencial de ionização presente em alguma de suas partes e por isso, é muito provável que tenham surgido no mar.

O experimento

modelo do Experimento – Miller e Urey

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, desenvolveram um aparelho para simular as condições hipotéticas para a Terra primitiva. Com sucesso, obtiveram resultados que confirmaram a proposição de Oparin e Haldane.

ilustr Stanley L. Miller

A experiência de Miller e Urey consistiu basicamente em simular as condições da Terra primitiva postuladas por Oparin e Haldane.

ilustr professor Harold C. Urey

Para isso, criou-se um sistema fechado, sem oxigênio, onde inseriu os principais gases atmosféricos: hidrogênio, amônia, metano, além de vapor d’água. Através de descargas elétricas simulando os raios que ocorriam naquela época na atmosfera primitiva e ciclos de aquecimento e condensação de água, após uma semana apareceram vestígios de uma substância de coloração alaranjada a marrom claro (similar ao lodo primordial), que analisada descobriu-se rica em aminoácidos, os tijolos de construção das proteínas.

Esse experimento demonstrou que moléculas orgânicas os 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.

Experimento de Stanley Miller e Harold-Urey

Graças à experiência pioneira de Stanley Miller, hoje os cientistas são capazes de reproduzir em laboratório quase todos os mais importantes 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.

Novas comprovações

Stanley Miller de maneira mais discreta continuou fazendo variações de seu experimento original nos anos seguintes.

Reanálises publicadas em outubro de 2008 do material original da experiência, mostraram a presença de 22 aminoácidos ao contrário dos 5 que foram criados no aparelho. Antigos resultados mostram uma forte evidência de que estas moléculas orgânicas específicas podem ser sintetizadas de reagentes inorgânicos atmosféricos.

Jeffrey Bada, estudante de graduação orientado por Miller tornam-se íntimos e colaboraram diversas vezes ao longo de suas carreiras. Miller sofre um sério derrame em 1999 e Bada recebe em seu laboratório várias caixas do antigo mestre. Eram as caixas da pesquisa original deixadas por Miller. As caixas estavam bem preservadas e haviam sido cuidadosamente marcadas pelo próprio Miller, incluindo detalhes como o número da página onde o experimento foi descrito no diário de laboratório do cientista.

Atualmente, Bada trabalha como professor de Química Marinha no Scripps Institution of Oceanography da Universidade da Califórnia em San Diego. Para um estudo recém-publicado, Bada forneceu amostras do material do experimento com cianamida de 1958. Essa reavaliação de Miller contou com colaboradores do Center for Chemical Evolution, do Instituto de Tecnologia da Georgia, da Fundação Nacional da Ciência dos Estados Unidos e do Programa de Astrobiologia da NASA.

Referências:
Wikipédia; Wikiciências;
MILLER, Stanley L. A Production of Amino Acids under Possible Primitive Earth Conditions [Uma Produção de Aminoácidos sob Possíveis Condições da Terra Primitiva]. Science, New Series, Vol. 117, nº. 3046 (15 de maio de 1953), p. 528-29; 
PARKER, Eric T., et al., A Plausible Simultaneous Synthesis of Amino Acids and Simple Peptides on the Primordial Earth. [Uma Síntese Simultânea Plausível de Aminoácidos e Peptídeos Simples na Terra Primordial]. Angewandte Chemie, 25 de junho de 2014.