Teorias principais da abiogênese

Oabiogênese Refere-se à série de processos e etapas que originaram as primeiras formas de vida na Terra, a partir de blocos monômeros inertes, que ao longo do tempo conseguiram aumentar sua complexidade. À luz desta teoria, a vida surgiu a partir de moléculas não vivas, sob as condições apropriadas.

É provável que, após a abiogênese ter produzido sistemas simples de vida, a evolução biológica ajude a dar origem a todas as formas complexas de vida que existem hoje.

Alguns pesquisadores acreditam que os processos de abiogênese deveriam ter ocorrido pelo menos uma vez na história da Terra para dar origem ao hipotético organismo LUCA ou último ancestral comum universal (das abreviaturas em inglês).último antepassado comum universal), cerca de 4 bilhões de anos atrás.

Sugere-se que LUCA deve ter um código genético baseado na molécula de DNA, que com suas quatro bases agrupadas em trigêmeos, codifica os 20 tipos de aminoácidos que compõem as proteínas. Pesquisadores que tentam entender a origem da vida estudam os processos de abiogênese que deram origem à LUCA.

A resposta a esta questão tem sido amplamente questionada e é frequentemente coberta por uma névoa de mistério e incerteza. Por essa razão, centenas de biólogos propuseram uma série de teorias que envolvem desde o surgimento de uma sopa primordial até explicações relacionadas à xenobiologia e à astrobiologia.

Índice

• 1 o que é isso?
• 2 A origem da vida: teorias
  • 2.1 Teoria da geração espontânea
  • 2.2 Refutação da geração espontânea
  • 2.3 Contribuições de Pasteur
  • 2,4 Panspermia
  • 2.5 Teoria quimiossintética
  • Experiência de 2.6 Miller e Urey
  • 2.7 Formação de Polímero
  • 2.8 Reconciliando os resultados de Miller e Pasteur
  • 2.9 Mundo de RNA
• 3 Concepções atuais da origem da vida
• 4 Termos biogênese e abiogênese
• 5 referências

Em que consiste?

A teoria da abiogênese é baseada em um processo químico pelo qual formas de vida mais simples emergem de precursores sem vida.

Supõe-se que o processo de abiogênese ocorreu continuamente, em contraste com a visão de emergência abruptamente em um evento de sorte. Assim, essa teoria pressupõe a existência de um continuum entre matéria não-viva e os primeiros sistemas vivos.

Da mesma forma, uma série de cenários variados é sugerida onde o início da vida poderia começar a partir de moléculas inorgânicas. Geralmente, esses ambientes são extremos e diferentes das condições atuais da Terra.

Essas supostas condições pré-bióticas são geralmente reproduzidas em laboratório para tentar gerar moléculas orgânicas, como o famoso experimento de Miller e Urey.

A origem da vida: teorias

A origem da vida tem sido um dos tópicos mais controversos por cientistas e filósofos desde a época de Aristóteles. Segundo esse importante pensador, a matéria em decomposição poderia ser transformada em animal com vida graças à ação espontânea da natureza.

A abiogênese à luz do pensamento aristotélico pode ser resumida em sua famosa frase omne vivum ex vivo,o que significa "toda a vida vem da vida".

Em seguida, um número bastante grande de modelos, teorias e especulações tentaram elucidar as condições e os processos que levaram à origem da vida.

A seguir, descreveremos as teorias mais destacadas, tanto do ponto de vista histórico quanto científico, que buscaram explicar a origem dos primeiros sistemas vivos:

Teoria da geração espontânea

No início do século XVII, foi postulado que as formas de vida poderiam emergir de elementos sem vida. A teoria da geração espontânea foi amplamente aceita pelos pensadores da época, pois contava com o apoio da Igreja Católica. Assim, os seres vivos poderiam germinar tanto seus pais quanto a matéria não-viva.

Entre os exemplos mais famosos usados ​​para apoiar essa teoria está o aparecimento de vermes e outros insetos em carne decomposta, rãs que surgiram da lama e de ratos que emergiram de roupas sujas e suor.

De fato, havia receitas que prometiam a criação de animais vivos. Por exemplo, para criar ratos de nonliving tinha de combinar grãos de trigo com a roupa suja em um quarto escuro e ao longo dos dias aparecem roedores matéria viva.

Os proponentes desta mistura argumentado que o suor humano na roupa e a fermentação de trigo eram agentes dirigidos a formação de vida.

Refutação da geração espontânea

No século XVII começou a notar falhas e lacunas nas declarações da teoria da geração espontânea. Não foi até 1668 que o físico italiano Francesco Redi concebeu um desenho experimental adequado para rejeitá-lo.

Em seus experimentos controlados, Redi colocou em recipientes estéreis pedaços de carne cortados finamente e envoltos em musselina.Esses potes estavam devidamente cobertos com gaze, para que nada pudesse entrar em contato com a carne. Além disso, o experimento contou com outra série de garrafas que não foram cobertas.

Com o passar dos dias, os vermes foram observados apenas nos frascos descobertos, pois as moscas podiam entrar e depositar livremente os ovos. No caso dos jarros tampados, os ovos foram colocados diretamente na gaze.

Da mesma forma, o pesquisador Lazzaro Spallanzani desenvolveu uma série de experimentos para rejeitar as premissas da geração espontânea. Para isso, ele elaborou uma série de caldos que ele submeteu a ebulição prolongada para destruir qualquer microrganismo que viverá lá.

No entanto, os defensores da geração espontânea alegaram que a quantidade de calor a que os caldos foram expostos era excessiva e destruiu a "força vital".

Contribuições de Pasteur

Mais tarde, no ano de 1864, o biólogo e químico francês Louis Pasteur decidiu acabar com os postulados da geração espontânea.

Para cumprir esse objetivo, a Pasteur fabricava recipientes de vidro conhecidos como "frascos com pescoço de cisne", pois eram longos e curvos nas pontas, impedindo a entrada de qualquer microorganismo.

Nestes recipientes, Pasteur fervia uma série de caldos que permaneciam estéreis. Quando o colo de um deles quebrou, ficou contaminado e os microrganismos proliferaram em pouco tempo.

As evidências fornecidas por Pasteur foram irrefutáveis, conseguindo derrubar uma teoria que durou mais de 2.500 anos.

Panspermia

No início dos anos 1900, o químico sueco Svante Arrhenius escreveu um livro intitulado "A criação dos mundos"Em que ele sugeriu que a vida veio do espaço através de esporos resistentes a condições extremas.

Logicamente, a teoria da panspermia foi cercada por muita controvérsia, além de que não contribuiu realmente com uma explicação para a origem da vida.

Teoria quimiossintética

Ao examinar os experimentos de Pasteur, uma das conclusões indiretas de sua evidência é que os microorganismos só se desenvolvem de outros, isto é, a vida só pode vir da vida. Este fenômeno foi chamado de "biogênese".

Seguindo essa perspectiva, surgiriam teorias de evolução química lideradas pelo russo Alexander Oparin e o inglês John D. S. Haldane.

Esta vista também chamada teoria quimiossintética Oparin-Haldane, propõe-se que um ambiente de terra pré-biótica possuía uma atmosfera falta de oxigénio e elevada em vapor de água, metano, amoníaco, dióxido de carbono e hidrogénio e, portanto, foi altamente redutor.

Nesse ambiente, havia forças diferentes, como descargas elétricas, radiação solar e radioatividade. Essas forças atuaram em compostos inorgânicos, dando origem a moléculas maiores, criando moléculas orgânicas conhecidas como compostos prebióticos.

Experiência de Miller e Urey

Em meados da década de 1950, os pesquisadores Stanley L. Miller e Harold C. Urey conseguiram criar um sistema engenhoso que simulava as supostas condições ancestrais da atmosfera na Terra, seguindo a teoria de Oparin-Haldane.

Stanley e Urey provaram que, sob essas condições "primitivas", compostos inorgânicos simples podem originar moléculas orgânicas complexas, essenciais à vida, como aminoácidos, ácidos graxos, uréia, entre outros.

Formação de polímero

Embora os experimentos mencionados anteriormente sugiram uma via plausível pela qual as biomoléculas que fazem parte dos sistemas vivos se originaram, elas não sugerem nenhuma explicação do processo de polimerização e aumento da complexidade.

Existem vários modelos que tentam elucidar essa questão. A primeira envolve superfícies minerais sólidas, onde a área superficial elevada e os silicatos podem atuar como catalisadores para as moléculas de carbono.

Nas profundezas do oceano, as fontes hidrotermais são uma fonte apropriada de catalisadores, como ferro e níquel. De acordo com experimentos em laboratórios, esses metais participam das reações de polimerização.

Finalmente, nos poços dos oceanos há lagoas quentes, que por processos de evaporação poderiam favorecer a concentração de monômeros, promovendo a formação de moléculas mais complexas. Neste caso, a hipótese da "sopa primordial" é baseado.

Conciliando os resultados de Miller e Pasteur

Seguindo a ordem de ideia discutidos nas seções anteriores, os experimentos de Pasteur provou que a vida não vem de materiais inertes, enquanto Miller e Urey evidências indicam que, se isso acontece, mas no nível molecular.

A fim de reconciliar os dois resultados, é necessário ter em mente que a composição da atmosfera da Terra hoje é totalmente diferente da atmosfera prebiótica.

O oxigênio presente na atmosfera atual operaria como um "destruidor" das moléculas em formação.Devemos considerar também que as fontes de energia que supostamente promoveram a formação de moléculas orgânicas não estão mais presentes com a frequência e intensidade do ambiente pré-biótico.

Todas as formas de vida presentes na Terra são compostas por um conjunto de grandes blocos estruturais e biomoléculas, chamados proteínas, ácidos nucléicos e lipídios. Com eles, você pode "construir" a base da vida atual: as células.

Na célula, a vida se perpetua e, nesse princípio, Pasteur se baseia para afirmar que todo ser vivo deve vir de outro pré-existente.

Mundo de RNA

O papel da autocatálise durante a abiogênese é crucial, razão pela qual uma das mais famosas hipóteses sobre a origem da vida é a do mundo do RNA, que postula um começo a partir de moléculas de cadeia simples com capacidade de auto-replicação.

Essa noção de RNA sugere que os primeiros biocatalizadores não eram moléculas de natureza protéica, mas moléculas de RNA - ou um polímero similar a este - com a capacidade de realizar catálise.

Este pressuposto baseia-se na propriedade do RNA de sintetizar fragmentos curtos utilizando um revenimento que direciona o processo, além de promover a formação de peptídeos, ésteres e ligações glicosídicas.

De acordo com essa teoria, o RNA ancestral estava associado a alguns cofatores, como metais, pirimidinas e aminoácidos. Com o avanço e o aumento da complexidade no metabolismo, surge a capacidade de sintetizar polipeptídeos.

No curso da evolução, o RNA foi substituído por uma molécula quimicamente mais estável: o DNA.

Concepções atuais da origem da vida

Atualmente, suspeita-se que a vida tenha se originado em um cenário extremo: áreas oceânicas próximas a chaminés vulcânicas, onde as temperaturas podem chegar a 250 ° C e a pressão atmosférica exceder 300 atmosferas.

Esta suspeita surge devido à diversidade de formas de vida encontradas nestas regiões hostis e este princípio é conhecido como "teoria do mundo quente".

Esses ambientes foram colonizados por arqueobactérias, organismos capazes de crescer, se desenvolver e reproduzir em ambientes extremos, provavelmente muito semelhantes a condições pré-bióticas (incluindo baixas concentrações de oxigênio e altos níveis de CO).₂).

A estabilidade térmica desses ambientes, a proteção que eles proporcionam contra as mudanças repentinas e o fluxo constante de gases são alguns dos atributos positivos que tornam o fundo do mar e as chaminés vulcânicas em ambientes adequados para a origem da vida.

Termos biogênese e abiogênese

Em 1974, o renomado pesquisador Carl Sagan publicou um artigo esclarecendo o uso dos termos biogênese e abiogênese. Segundo Sagan, ambos os termos foram mal utilizados em artigos relacionados a explicações sobre a origem das primeiras formas vivas.

Entre esses erros está o uso do termo biogênese como seu próprio antônimo. Isto é, a biogênese é usada para descrever a origem da vida a partir de outras formas vivas, enquanto a abiogênese refere-se à origem da vida a partir da matéria não-viva.

Nesse sentido, uma rota bioquímica contemporânea é considerada biogênica e uma via metabólica prebiológica é abiogênica. Portanto, é necessário prestar atenção especial ao uso de ambos os termos.

Referências

1. Bergman, J. (2000). Por que a abiogênese é impossível? Sociedade de Pesquisa de Criação Trimestral, 36(4).
2. Pross, A., & Pascal, R. (2013). A origem da vida: o que sabemos, o que sabemos e o que nunca conheceremos. Biologia Aberta, 3(3), 120190.
3. Sadava, D., e Purves, W. H. (2009). Vida: a ciência da biologia. Ed. Panamericana Medical.
4. Sagan, C. (1974). Nos termos "biogênese" e "abiogênese". Origens da Vida e Evolução das Biosferas, 5(3), 529-529.
5. Schmidt, M. (2010). Xenobiologia: uma nova forma de vida como a ferramenta definitiva de biossegurança. Bioessays, 32(4), 322-331.
6. Serafino, L. (2016). A abiogênese como desafio teórico: algumas reflexões. Journal da biologia teórica, 402, 18-20.