Onde a vida surgiu

A origem da vida Terra é um dos temas mais controversos e não totalmente resolvidos. Por isso, muitos se dedicaram a estudar e tentar explicar como surgiram os seres vivos no planeta.

As principais hipóteses são:

• Teoria criacionista: as diferentes formas de vida surgiram através de uma criação divina.
• Biogênese: um ser vivo só pode ser originado a partir de um ser vivo preexistente.
• Abiogênese: alguns tipos de materiais possuem um tipo de “princípio ativo” capaz de gerar vida.
• Panspermia: a vida na Terra foi trazida do espaço através de meteoros e cometas.
• Evolução química: compostos simples presentes na Terra primitiva passaram por diversas reações e formaram compostos tão complexos ao ponto de conceber seres vivos. Essa é a hipótese mais aceita atualmente.

Confira mais detalhes sobre as hipóteses e experimentos relacionados ao tema a seguir.

Geração Espontânea ou Abiogênese

A teoria da geração espontânea ou abiogênese admite, em essência, o aparecimento dos seres vivos a partir da matéria bruta de maneira contínua. Essa hipótese surgiu com Aristóteles, há mais de 2 000 anos.

Para Aristóteles e seus seguidores, a matéria bruta apresentava um “princípio ativo” responsável pela formação dos seres vivos quando as condições do meio fossem favoráveis.

O princípio ativo era o grande responsável pelo desenvolvimento de um novo organismo. A ideia da geração espontânea constituía a melhor forma de explicar as larvas que surgiam na carne crua exposta ao ar livre e de girinos que surgiam em poças de água.

Saiba mais sobre a Abiogênese.

Teoria da Biogênese

A teoria da biogênese admite que todos os seres vivos são originados de outros seres vivos preexistentes.

Vários cientistas provaram que um ser vivo só se origina de outro ser vivo e contestaram a abiogênese. Os principais defensores da biogênese foram: Ernest Haeckel, Thomas Henry Hurley, Stanley Miller, Lázzaro Spallanzani, Francesco Redi e Louis Pasteur.

Francesco Redi, médico e biólogo de Florença, por volta de 1660, começou a questionar a teoria da abiogênese. Para isso, colocou pedaços de carne crua dentro de frascos, deixando alguns abertos.

Depois de vários dias, as larvas só apareceram na carne do frasco aberto. Redi observou que as moscas colocavam ovos sobre a carne e concluiu que a geração espontânea não tinha validade.

Com a invenção do microscópio, o mundo dos microrganismos foi revelado, empolgando os adeptos da geração espontânea e da biogênese, que buscavam a explicação para a origem desses seres vivos.

Saiba mais sobre o Experimento de Redi.

Experimento de Pasteur

Por volta de 1860, o cientista francês Louis Pasteur conseguiu provar definitivamente que os seres vivos se originam de outros seres vivos.

Ele realizou experimentos com balões do tipo pescoço de cisne, que mostrou que um líquido ao ser fervido, não perde a chamada "força vital", como defendiam os adeptos da abiogênese, pois quando o pescoço do balão é quebrado, após a fervura do líquido, há o aparecimento dos seres vivos.

A partir dos experimentos de Pasteur, a teoria da biogênese passou a ter aceitação nos meios científicos.

Leia também sobre Abiogênese e Biogênese.

Teoria Criacionista

A teoria de que a vida teria sido uma criação divina é embasada por escritos religiosos. As principais religiões que difundem suas versões criacionistas para explicar a origem dos seres na Terra são: Cristianismo, Judaísmo e Islamismo.

A Bíblia Sagrada, especificamente no livro de Gênesis, explica que o homem, assim como todas as coisas, foram criados por Deus. Já na mitologia grega o surgimento dos homens é atribuído aos titãs, moldados no barro, semelhantemente ao que se vê na narrativa bíblica.

O criacionismo se distingue das demais teorias por ter um caráter religioso, ou seja, está fundamentado em crenças, embora alguns argumentos apresentem atributos científicos. Já as demais hipóteses para a origem da vida possuem conclusões provenientes de pesquisas científicas.

Saiba mais sobre o Criacionismo e Teoria da Evolução.

Teoria Cosmogênica (Panspermia Cósmica)

Segundo a Panspermia, palavra grega que significa “sementes em todos os lugares”, a vida do planeta Terra teria surgido a partir de fragmentos de vida resistentes, como esporos, vindos do espaço através de meteoritos e cometas.

Apesar das hipóteses para o surgimento de vida na Terra estarem relacionadas com a transferência de matéria-prima, que se desenvolveram pelas condições favoráveis, existem os que acreditam que a vida tem origem de uma civilização extraterrestre.

Anaxágoras, Jöns Jacob Berzelius, William Thomson e Svante Arrhenius são exemplos de estudiosos que defenderam essa hipótese. Berzelius, por exemplo, chegou a detectar em 1830 a presença de compostos orgânicos em meteoritos.

Entretanto, essa teoria de propagação da vida não consegue explicar como a vida se originou no local de onde veio e como sobreviveram até chegar ao planeta Terra.

A evolução química é a hipótese mais aceita para a origem da vida no planeta. Segundo essa hipótese, associações entre moléculas geraram agrupamentos cada vez mais complexos até que promoveu o surgimento da vida.

Componentes da atmosfera primitiva (vapor d’água, amônia, hidrogênio e metano) reagiam com descargas elétricas (raios), radiação proveniente principalmente do Sol e atividades vulcânicas, fazendo surgir moléculas orgânicas que se aglomeravam em forma de coacervados.

No interior desses pequenos grupos de moléculas, chamados de coacervados, ocorriam diversas reações químicas, que foram os tornando mais complexos e estáveis.

Experimento de Miller

Para estudar o surgimento das primeiras moléculas orgânicas, o químico Stanley Miller realizou um experimento que simulava a atmosfera primitiva e as condições que permitiram o surgimento das primeiras moléculas orgânicas.

Utilizando materiais que continham os elementos carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitrogênio (N) e simulando a atmosfera primitiva, com aquecimento e descargas elétricas, o cientista conseguiu produzir moléculas orgânicas.

Origem do Universo

Acredita-se que toda a matéria que compõe o Universo atual estivesse comprimida em uma esfera extremamente pequena, que teria explodido, expandindo a matéria e formado de uma só vez todo o Universo.

Essa grande explosão é denominada Big-Bang. Após o Big-Bang e a partir da matéria proveniente dele, teria surgido o nosso Sistema Solar.

Saiba mais sobre outras teorias para a origem do Universo e origem da Terra.

As primeiras células

Acredita-se que o primeiro ser vivo, ou seja, a primeira célula, tenha surgido há cerca de 3,5 bilhões de anos.

Essas células tinham estrutura e funcionamento muito simples, sendo formadas por uma membrana plasmática delimitando um citoplasma, no qual estavam presentes as moléculas de ácidos nucleicos.

Esses formavam uma estrutura denominada nucleoide. Células assim organizadas são denominadas células procariotas e os organismos que as apresentam são os procariontes.

Na Terra atual existem organismos descendentes dessas primeiras células: são as bactérias e as algas azuis ou cianobactérias.

A partir dos procariontes anaeróbicos ancestrais, teriam derivado também os organismos com estruturas celulares mais complexas: os eucariontes. Esses apresentam as células chamadas eucariotas.

O surgimento dos eucariontes deve ter ocorrido há cerca de 1,5 bilhões de anos. A maior parte dos organismos que vivem atualmente na Terra apresentam células eucariotas.

Teste seus conhecimentos com exercícios sobre origem da vida e exercícios sobre evolução.

Carl Sagan

Dos seus começos mais simples, no passado remoto da Terra, a novidade evoluiu para uma colossal variedade de organismos que ocupam cada campo do planeta. A ciência começou a entender como foi possível isso acontecer.

A terra está repleta de vida. Ela transborda em cada canto e cada fenda. Um punhado de terra de jardim contém bilhões de microorganismos de formas elegantes, ativamente ocupados com suas complexas microatividades. Do gélido topo do monte Everest até os tórridos efluentes que jorram do interior da Terra ao chão dos oceanos, existem por toda a parte formas de vida refinadamente adaptadas às suas peculiares circunstâncias.

Há seres que deslizam, rastejam, flutuam, planam, nadam, escavam, caminham, galopam ou apenas ficam imóveis e crescem verticalmente durante séculos. Alguns pesam 100 toneladas, mais a maioria é menor que um bilionésimo de grama. Há organismos capazes de enxergar sob luz infravermelha ou ultravioleta; e há seres cegos que percebem o ambiente envolvendo-se num campo elétrico. Alguns armazenam luz solar e ar; alguns são plácidos comedores de pastagens; outros caçam sua presa com garras, dentes e venenos neurológicos. Alguns vivem uma hora e, alguns, um milênio.

Sua harmonia com o ambiente é marcante. Mesmo os micróbios estão longe de ser estúpidos: são capazes de aprender com a experiência. E os humanos – no momento, a forma de vida dominante – penetraram as mais remotas regiões do planeta, refizeram sua superfície e até, hesitantemente, saíram em direção ao espaço. De onde veio essa gloriosa profusão de vida? Quando se examina de perto as superfícies de mundos vizinhos, como a Lua e Marte, não se encontra nenhuma prova de existência sequer da mais modesta forma de vida. Claramente, a vida não é algo inevitável em qualquer mundo. Como começou? E quando?

Se observamos rochas antigas e sedimentos, cujas idades tornaram-se bem conhecidas graças à datação radiativa e outras técnicas, encontramos vida muito tempo atrás. Em princípio, podemos entender como a vida evoluiu desde seus começos mais antigos e simples até profusão e complexidade que agora ornamentam nosso pequeno planeta. Com exceção do minúsculo presente momento nos 4,6 bilhões de anos da história da Terra, nunca existiram quaisquer humanos. Houve tempo em que os gigantescos bichos- preguiças mascavam as copas das árvores na América do Sul. Houve tempo em que répteis temíveis caminhavam nas praias de um grande mar interior no que é hoje a parte oeste dos Estados Unidos. Houve tempo em que a única vida animal em terra eram insetos e vermes.

Antes do surgimento de qualquer coisa parecida com a atual figura dos continentes, manadas de trilobites (crustáceos) caçavam no fundo soa antigos oceanos. É houve um tempo ainda antes disso – um tempo que abarca a grosso da existência do planeta -, quando não havia criaturas grandes o suficiente para serem vistas, quando tudo que era vivo era um microorganismo. É preciso realmente ir muito para trás – até 4 bilhões de anos no passado – antes de achar uma época em que não havia microorganismos. Mas essa é quase a época de formação da própria Terra.

Os mais antigos sinais de vida no planeta encontram-se em rochas cuja idade varia entre 3,5 bilhões e 3,8 bilhões de anos. Não é fácil achar tais sinais e a maioria das descobertas ocorreram apenas nos últimos vinte anos. É possível que se venha a descobrir pistas e vestígios de micróbios ainda mais velhos. Os achados até agora parecem ter pertencido a microorganismos bem desenvolvidos, provavelmente avançados demais para terem sido os primeiros seres vivos.

A vida deve ter-se originado ainda antes. Mas a Terra tem apenas 4,6 bilhões de anos e em sua primitiva história – aquecida por dentro e bombardeada por fora – apresentava um ambiente inapropriado para as franzinas e delicadas manifestações de vida. Isso deixa apenas um pequeno intervalo de tempo, algumas centenas de milhões de anos no máximo, para que a vida tenha surgido na primitiva Terra.

Que se deseja saber exatamente quando se pergunta sobre a origem da vida? Não estamos falando de humanos ou mamíferos ou qualquer dos organismos com os quais convivemos no dia-a-dia. Ao contrário, estamos nos perguntando sobre a origem daquelas características comuns a todas as formas de vida conhecida. É notável que, até onde vai nossa compreensão, cada organismo na Terra baseia-se nas mesmas poucas moléculas orgânicas, das quais duas se destacam. Seus nomes já pertencem à linguagem cotidiana: quase todos ouvimos falar delas. Chamam-se proteínas e ácidos nucléicos.

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As proteínas controlam a química e a arquitetura de cada célula. Toda enzima é uma proteína. Elas determinam o ritmo segundo o qual outras moléculas interagem. Elas guiam o metabolismo. Os ácidos nucléicos são as moléculas-mestras da vida. Com apenas umas poucas possíveis exceções, contém toda informação hereditária, todo conhecimento sobre como um organismo deve produzir uma nova geração do mesmo tipo de seus pais. Os ácidos nucléicos determinam quais proteínas devem ser feitas e quando. Também possuem a assombrosa – propriedade de fazer cópias idênticas de si mesmos a partir de blocos de construção moleculares cuja síntese haviam dirigido. São as eminências pardas moleculares por trás da vida na Terra.

Compreender a origem das proteínas e dos ácidos nucléicos certamente não é o mesmo que compreender a origem da vida, mas é um passo importante nessa direção. As moléculas em questão são enormemente complicadas. Mesmo uma simples proteína pode ser feita de alguns milhares de átomos – hidrogênio, carbono, nitrogênio, oxigênio e, ocasionalmente, enxofre.-., agrupados segundo uma precisa configuração.muitas proteínas e a maioria dos ácidos nucléicos são ainda mais complicados. Essas moléculas, naturalmente, devem ter evoluído elas próprias, se tornando mais sofisticadas e aumentando grandemente em complexidade ao longo de 4 bilhões e tanto de vida na Terra. Assim, de que maneira simples ácidos nucléicos podem ter surgido na historia inicial do planeta?

O Universo consiste na maior parte de átomos de hidrogênio e hélio. Acrescentando-se carbono, nitrogênio e oxigênio, tem-se 99 por cento da massa do Universo. O Sol, Júpiter e os outros planetas gigantes, as estrelas, as galáxias – até o gás e a poeira no espaço entre as estrelas – são feitos principalmente de desses átomos. A Terra, por outro lado, compõe-se basicamente de silício, oxigênio,alumínio e ferro. Isso quer dizer que nosso planeta e os outros pequenos mundos que compreendem o interior do sistema solar são anomalias cósmicas. Apesar disso, os cientistas possuem provas excelentes de que a Terra se formou da mesma enorme nuvem giratória de gás e poeira da qual emergiram o Sol, rico em hidrogênio, Júpiter e o resto do sistema solar.

Por que os mundos do interior do sistema solar são tão diferentes agora? É quase certo que a resposta seja – “porque eles são pequenos”. Da Terra atual, hidrogênio e hélio escapam rumo ao espaço. Nas franjas mais distantes da atmosfera da Terra, esses átomos ultraleves se deslocam rapidamente após colidir com átomos mais pesados. No tumulto das colisões moleculares na alta atmosfera, eles são os que mais tendem a adquirir velocidade de escape. Como um foguete voando a mais de 11 quilômetros por segundo, escapam da gravidade terrestre como um pequeno gotejamento de gás adentrando o quase-vácuo interplanetário.

Em contraste, a Lua e Mercúrio são tão pequenos, sua gravidade tão fraca que tem sido incapazes de reter qualquer atmosfera e muito menos algo remotamente parecido com um oceano. Em tais mundos, provavelmente nunca houve o menos ponto de apoio para o surgimento da vida. Por outro lado, hidrogênio, hélio e gases mais pesados não escapam de Júpiter, por exemplo, porque a massiva gravidade desse planeta mentem presas para sempre mesmo as moléculas mais simples, mais leves e mais rápidas.

A Terra, formada originalmente por típica matéria cósmica, deixou escapar quantidades enormes de hidrogênio e hélio. hoje, não sobrou quase nada. A atmosfera da Terra primitiva deve ter sido rica em gás hidrogênio e outros átomos quimicamente combinados com hidrogênio. O interior da Terra era, provavelmente rico em materiais similares que, muito tempo depois, devem ter sido trazidos à superfície por processos geológicos. Mesmo hoje, há vestígios de metano e outros gases ricos em hidrogênio ainda borbulhando em direção à superfície da Terra desde o remoto interior.

Assim, se quisermos entender a origem das proteínas e ácidos nucléicos, não podemos imaginar que a atmosfera da Terra primitiva fosse parecida com a atual. Em todo o caso , o oxigênio molecular na atual atmosfera é produzido por plantas verdes – e plantas verdes, naturalmente, não poderiam ter existido antes da origem da vida. Com tais raciocínios, o respeitado químico norte-americano Harold Urey e Stanley Miller, seu estudante de graduação na Universidade de Chicago no começo dos anos 50, prepararam um frasco de vidro contendo as moléculas ricas em hidrogênio que deveriam existir na primitiva atmosfera da Terra: hidrogênio, metano, amônia e água . (o velho ficou de fora porque não participa de reações químicas.)

No fundo do frasco, um pouco de água foi mantido fervendo, e uma carga elétrica – talvez similando relâmpagos na Terra primitiva – atravessou gás em cima. Com fervura mais rigorosa, tornou- se nitidamente rosa. Urey e Miller, muito excitados, observaram a cor mudar. Não havia dúvida de que moléculas orgânicas mais complexas tinham sido feitas a partir materiais muito simples, ricos em hidrogênio.

Experiências similares produziram dezenas de aminoácidos – a matéria-prima das proteínas – e todas as bases contendo e hidrogênio que compõe os ácidos nucléicos. Aprendemos que as proteínas e ácidos nucléicos surgem a partir de uma ampla variedade de condições, desde que os gases precursores sejam ricos em hidrogênio. E a descarga elétrica não é a única fonte de energia adequada – também servem luz ultravioleta, calor, raios gama, o estrondo ou as ondas de choque provocadas pelo impacto de meteoritos. No laboratório de Leslie Orgel, no Instituto Salk, em La Jolla, Califórnia, o processo foi levado parcialmente ao estágio seguinte: ácidos nucléicos simples foram encontrados no tubo de ensaio dirigindo a síntese de moléculas complementares – meio caminho andado para fazerem cópias idênticas de si mesmos.

Uma palavra sobre terminologia: moléculas como proteína e ácidos nucléicos são chamadas orgânicas porque constituem a vida – não porque somente a vida as sintetize. Como Urey, Miller e outros antes dele demonstram, o estofo da vida pode ser feito por processos naturais não- biológicos. Atualmente, dizer que uma molécula é orgânica significa apenas que ela contém átomos de carbono.

Do ponto de vista de um biólogo do século XIX, os sucessos de experiências como as de Urey e Miller são espantosos. ” É a pena se bobagem pensar atualmente na origem da vida”, escreveu Charles Darwin. ” É como pensar na origem da matéria.” Quão surpreso ele ficaria hoje! Há muito ainda por fazer. Ninguém realizou uma experiência como essa para, ao final, descobrir uma criatura, por mais simples que seja, rastejando para fora do tubo de ensaio. Muitos mistérios persistem. Não se sabe como sair dos ácidos nucléicos em instruíram a formação das primeiras proteínas – um problema chamado a origem do código genético. Não se entende a origem da primeira célula – um evento provavelmente muito mais complexo do que a origem da vida.

Esses passos adicionais podem levar décadas ou séculos para serem reconstruídos em laboratório. Mas é bom lembrar que a pesquisa moderna sobre a origem da vida têm apenas uns 35 anos. A natureza levou dezenas ou centenas de milhões de anos e dispunha de uma arena muito maior para realizar suas experiências. Nós até que nos saímos muito bem nesse breve período de pesquisa moderna. Há cientista atordoados com a nossa profunda ignorância a respeito de muitas fases dessa questão. Eles acham que jamais se conseguirá entender seus aspectos mais complexos e, por isso, anseiam por uma intervenção extraterrestre ou mesmo divina. Mais tais idéias não resolvem o problema da origem da vida: apenas adiam o momento de enfrentá-lo. Embora de modo algum subestimando a profundidade de nossa ignorância, é espantoso o quanto já aprendemos. Entender a origem da vida já não parece tarefa impossível. O progresso iniciado com Urey e Miller permanece como um marco da ciência moderna, o da compreensão do Universo e de nós próprios.

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