Antes da década de 1860, quando Louis Pasteur desenvolveu sua teoria microbiana das doenças, o consenso comum era que a vida poderia gerar-se espontaneamente. Por exemplo, se você deixasse o grão de trigo de fora, isso geraria filhotes de ratos. A água deixada parada por dias daria origem a organismos como algas. Hoje sabemos que uma nova vida não surgirá do nada, mas isso se deve em grande parte ao trabalho de Pasteur [fonte:Abedon].
Pasteur nos mostrou que microorganismos, incapazes de serem detectados pelos sentidos humanos, vivem em todos os lugares ao nosso redor. Isto levou à sua teoria dos germes, que afirma que a saúde humana está sujeita ao ataque destes microrganismos e que estes ataques podem resultar no que consideramos doenças.
Mas o seu legado também inclui uma mudança radical na compreensão humana sobre a génese da vida. Depois que Pasteur revelou a natureza dos germes, ele efetivamente matou a ideia agora aparentemente supersticiosa de que a vida orgânica pode gerar-se espontaneamente a partir de material inorgânico. Ironicamente, a ciência voltou a explorar este mesmo conceito como uma possibilidade, mais uma vez, como uma das duas principais explicações concorrentes para a origem da vida na Terra.
O conceito de que a vida pode ter sido gerada espontaneamente é chamado de abiogênese . No passado remoto, precursores da vida, como aminoácidos e proteínas, surgiram de uma sopa primordial e conseguiram organizar-se em formas de vida pré-celulares auto-replicantes. Esse início de vida acabou compondo e transcreveu o DNA que hoje forma a base do código genético dos processos vitais. É uma ideia fantástica – e que muitos dentro e fora da comunidade científica criticam.
No outro canto está o principal - e igualmente fantástico - rival da abiogênese como explicação para a origem da vida na Terra. Este conceito, panspermia , diz que a vida não começou aqui na Terra, mas em outras partes do universo ou do sistema solar. A vida foi transportada para cá, num veículo semelhante a um asteroide de outro planeta, e se instalou da mesma forma que uma semente faz em solo fértil. Provavelmente, mais precisamente, a vida teria se espalhado como uma doença epidêmica, numa forma muito semelhante aos germes que Pasteur descobriu.
Ninguém pode ter certeza de qual delas explica adequadamente a origem da vida na Terra, mas, surpreendentemente, ambas se mostraram possíveis. Neste artigo, veremos o caso de cada um. Primeiro, veremos um problema comum que ambas as teorias compartilham.
Conteúdo
Darwin e Filogenia
O problema com a árvore da vida
Abiogênese e o mundo do RNA
Panspermia:a vida no espaço sideral
Críticas à Abiogênese e à Panspermia
Darwin e a filogenia
A filogenia produziu uma taxonomia mais precisa de animais, como a tartaruga. Após anos de debate, a comparação genética descobriu que as tartarugas estão mais relacionadas com lagartos do que com pássaros e crocodilos. Medioimages/Photodisc/Thinkstock Mais ou menos na mesma época em que Pasteur desenvolveu sua teoria dos germes, Charles Darwin apresentava ao mundo sua teoria da evolução. Contribuiria com o que constitui um roteiro lógico na busca pela primeira vida na Terra. Em "A Origem das Espécies", Darwin faz referência à descrição de Sir John Herschell da gênese da vida na Terra como o "mistério dos mistérios" e propõe que as espécies na Terra hoje não foram criadas de forma independente. Em vez disso, eles evoluíram em números cada vez maiores a partir de espécies anteriores através do processo de evolução por seleção natural [fonte:Darwin]. No centro desta linha de raciocínio está a implicação de que todos os organismos poderiam ter evoluído a partir de um único ancestral comum. Assim começou a investigação moderna sobre a origem da vida na Terra.
O trabalho de Darwin foi construído sobre um sistema já existente de classificação biológica proposto em 1753 pelo biólogo sueco Carl von Linne (conhecido como Linnaeus). Linnaeus desenvolveu a taxonomia , um sistema para classificar organismos baseado geralmente em características físicas, desde o táxon mais restrito (espécies) a um grupo de espécies relacionadas (gênero) e em táxons cada vez mais amplos até os reinos de plantas e animais (e originalmente minerais) [fonte:Pidwirny]. Este sistema de classificação biológica evoluiu ao longo do tempo, com a expansão do número de reinos e o táxon mais amplo, os domínios, estabelecidos para categorizar as células como eucarióticas. (contendo células com DNA em um núcleo), bactérias e archaea (o domínio dos extremófilos).
Com o tempo, a taxonomia tornou-se mais precisa, através da aplicação da genética. Este campo híbrido é chamado de filogenia , onde a inter-relação dos organismos é estabelecida com base no seu DNA compartilhado. Por exemplo, os genes relacionados (aqueles que desempenham funções semelhantes) encontrados em humanos e em alguns tipos de camundongos compartilham até 90% de similaridade em suas sequências de DNA [fonte:Stubbs]. A comparação genética de chimpanzés e humanos produz cerca de 95% de similaridade [fonte:Pickrell]. Estas semelhanças são significativas, mas a filogenia confirmou o que Linnaeus, Darwin e inúmeros outros cientistas postularam há muito tempo - que todos os seres vivos na Terra estão relacionados.
O sistema usado para classificar os seres vivos se parece muito com uma árvore, com os primeiros organismos constituindo a estrutura da raiz, e vários táxons estreitando-se no tronco, galhos grandes, galhos menores e, finalmente, nas folhas que representam os quase 2 milhões de espécies atualmente. classificado pela ciência [fonte:O'Loughlin]. Esta representação é frequentemente chamada de árvore da vida . No entanto, à medida que a filogenia tem sido cada vez mais utilizada, fica demonstrado que talvez as raízes da árvore da vida sejam um tanto atípicas.
O problema com a árvore da vida
Uma representação digital de um corte de uma mitocôndria. Hemera/Thinkstock A comparação genética de organismos fornecida pela filogenia revelou um sério obstáculo para rastrear a árvore da vida até o único ancestral comum que os primeiros biólogos não conseguiram ver. A busca pelo ancestral comum - e a própria ideia de que ele existiu - é baseada na distribuição genética via transferência vertical de genes . Com isso, os genes são transmitidos de uma geração para outra por meio da reprodução sexuada ou assexuada. Um ou dois organismos dão origem a outro que herda uma réplica de si mesmo ou uma combinação previsível de seus genes. Com o tempo, os organismos podem eventualmente divergir em espécies ou mesmo reinos completamente diferentes, como os humanos dos macacos (ou, ainda mais atrás, onde a linhagem que deu origem às aves divergiu da das bactérias), mas esta transferência horizontal de genes ainda deixa uma trilha de migalhas genéticas que podemos seguir para traçar nossas origens.
Que os genes só eram transferidos verticalmente era a visão predominante dos cientistas até a década de 1950, quando foi descoberto outro tipo de transferência de genes. Horizontal ou transferência lateral de genes é outro meio de um organismo obter os genes de outro, mas em vez de pai para descendente, este método de distribuição genética é baseado em um organismo absorvendo efetivamente o DNA de outro organismo inteiro e intacto [fonte:Wade]. Dois organismos podem criar um terceiro organismo híbrido, aparentemente não relacionado, com ambos os genes, mas não de forma alguma semelhante à combinação igual de genes que ocorre durante a reprodução. Em vez disso, um organismo maior pode virtualmente comer outro organismo e reter o código genético do segundo organismo, usando o código do primeiro organismo para si. Acredita-se que as mitocôndrias, a parte da célula responsável pela conversão de açúcares em energia usada para alimentar as funções celulares em animais eucarióticos, já existiram como um organismo independente [fonte:Wade]. Através da transferência lateral, um antigo eucariota absorveu-o e manteve a sua composição genética.
No início da história da Terra, os microbiologistas acreditam agora que a transferência lateral era comum, dando às raízes da árvore da vida não uma linha directa ascendente a partir de uma única semente, mas sim uma série de linhas impossivelmente entrecruzadas e virtualmente indetectáveis entre organismos unicelulares. A busca por um único ancestral comum sofreu outro golpe depois que pesquisas mostraram que extremófilos, organismos capazes de sobreviver em condições adversas e candidatos às primeiras formas de vida na Terra, provavelmente evoluíram de outras bactérias e mais tarde se adaptaram aos seus ambientes [fonte:Zimmer]. Isso sugere que eles são menos antigos do que se pensava.
Mas quer tenhamos evoluído a partir de um único ancestral comum ou de muitos, a questão permanece:como começou a vida na Terra? Aproximamo-nos da resposta na próxima página.
Abiogênese e o mundo do RNA
Stanley Miller habilmente introduziu uma corrente elétrica no frasco simulando a atmosfera primitiva em uma tentativa de imitar queda de raios. Visão Digital/Thinkstock Aqui chegamos de volta ao início, por assim dizer. Na década de 1950, um estudante de pós-graduação da Universidade de Chicago chamado Stanley Miller procurou recriar as condições encontradas na Terra há aproximadamente 3,8 bilhões de anos, na época em que o registro fóssil mostrou vida pela primeira vez [fonte:Zimmer]. Miller projetou um experimento engenhoso e agora famoso, onde adicionou medições aproximadas de hidrogênio, metano e amônia em um frasco contendo água. Este elemento e compostos foram considerados predominantes na atmosfera da jovem Terra. Quando Miller simulou um raio adicionando uma faísca, descobriu que a solução em seu frasco continha agora algo que não continha antes:aminoácidos.
Os aminoácidos são comumente chamados de blocos de construção da vida, pois fornecem a base para as proteínas, que são necessárias para a estrutura e funções dos organismos. Os experimentos de Miller resistiram. Por exemplo, um experimento que incluiu sulfeto de hidrogênio e um jato de vapor, que simula a presença de atividade vulcânica, foi posteriormente considerado uma aproximação bastante precisa da Terra primitiva a partir de pesquisas realizadas após a morte de Miller [fonte:NASA]. Outro implicou o formaldeído como catalisador para a origem da vida [fonte:Science Daily]. Estas experiências produziram provas ainda mais convincentes de que a vida na Terra surgiu da abiogénese.
A base da abiogênese é que a vida pré-celular já existiu na Terra. Esses precursores da vida se reuniram a partir dos aminoácidos presentes na sopa primordial recriada por Miller e se tornaram as proteínas que estruturam as células e atuam como enzimas nos processos celulares. Em algum momento, essas proteínas formaram modelos genéticos para que pudessem ser replicadas e organizadas em organelas como os ribossomos , que transcreve moléculas desses modelos [fonte:Science Daily]. Eventualmente, esses processos se uniram para criar o DNA, que forma a base da vida celular.
A abiogênese como teoria para a origem da vida ganhou impulso na década de 1980, quando o pesquisador Thomas Cech provou que o RNA pode atuar tanto como portador do código genético quanto como uma enzima que catalisa esse código na criação de moléculas. Esta descoberta deu origem ao mundo do RNAhipótese , que é a ideia de que os aminoácidos se formaram primeiro nas proteínas que compõem o ácido ribonucléico (RNA), que assumiu o controle e começou a se auto-replicar e a gerar novas combinações de proteínas, criando uma nova vida pré-celular - e eventualmente celular.
Na abiogênese, a vida orgânica foi criada aleatoriamente a partir dos componentes inorgânicos da vida. O seu concorrente científico prevê um início diferente para a vida na Terra.
Panspermia é um conceito antigo, que remonta ao conceito de taxonomia, quando o historiador francês Benoit de Maillet propôs que a vida na Terra era o resultado de germes "semeados" do espaço [fonte:Panspermia-Theory]. Desde então, investigadores desde Stephen Hawking até Sir Francis Crick (que abandonou o seu apoio inicial à hipótese do mundo do ARN) mantiveram a crença de que a vida na Terra se originou longe deste planeta.
A teoria da panspermia se enquadra em três grandes categorias. A vida viajou através de detritos espaciais de algum lugar fora do nosso sistema solar, o conceito de litopanspermia , ou de outro planeta do nosso sistema solar, panspermia balística . A terceira hipótese, panspermia dirigida , afirma que a vida em nosso planeta foi espalhada propositalmente por vida já estabelecida e inteligente [fonte:Panspermia-Theory].
No que diz respeito às hipóteses de panspermia, panspermia balística (também chamada de panspermia interplanetária ) goza da mais ampla aceitação na comunidade científica. Pedaços de outros planetas há muito bombardeiam a Terra na forma de meteoritos. Na verdade, um meteorito, ALH84001, descoberto na Antártica em 1984, contém o que alguns cientistas consideram vestígios de vida ou precursores da vida, como aminoácidos. Calcula-se que ele tenha partido de Marte há mais de 4 bilhões de anos [fonte:Thompson].
Após o exame do ALH84001, astrobiólogos - cientistas que estudam o potencial de vida no espaço - descobriram pelo menos quatro vestígios de vida antiga, desde o que pareciam ser micróbios fossilizados até uma forma de bactéria magnética [fonte:Schirber]. Desde que as descobertas foram publicadas em 1996, três dos vestígios de vida encontrados no meteorito foram desconsiderados. Mas se o último vestígio, cadeias de magnetita, é mineral ou foi produzido biologicamente por antigas bactérias marcianas, permanece em debate.
Marte é o candidato mais provável à panspermia balística. O arranjo das órbitas de Marte e da Terra ao redor do Sol torna cerca de 100 vezes mais fácil para uma rocha viajar de Marte à Terra do que vice-versa [fonte:Chandler]. E ao longo da história da Terra, estima-se que cerca de 5 trilhões de rochas tenham feito a viagem [fonte:NASA]. Além do mais, nas suas primeiras histórias, a Terra e Marte eram igualmente adequados para acolher vida, ambos apresentando atmosferas húmidas e água nas suas superfícies.
Apesar de todas essas evidências, o júri ainda não decidiu como a vida começou na Terra. Leia algumas críticas à panspermia e à abiogênese na próxima página.
Por razões como estas, a hipótese do mundo do ARN foi largamente abandonada pelos proponentes da abiogénese em favor de outras hipóteses, como o desenvolvimento simultâneo de proteínas e modelos genéticos ou o desenvolvimento de vida em torno de fontes submarinas semelhantes às actualmente habitadas pelos extremófilos de hoje. Mas há uma crítica que qualquer hipótese de abiogênese tem dificuldade de superar:o tempo. Acredita-se que a vida baseada em DNA tenha se desenvolvido na Terra há cerca de 3,8 bilhões de anos, dando às formas de vida pré-celulares cerca de 1 bilhão de anos para realizar processos aleatórios de codificação de proteínas úteis e montá-las nos precursores da vida celular [fonte:Discovery Notícias]. Os críticos da abiogênese dizem que simplesmente não há tempo suficiente para que a matéria inorgânica se torne a vida pré-celular teorizada. Uma estimativa sugere que seriam necessários 10^450 (10 elevado à 450ª potência) anos para que uma proteína útil fosse criada aleatoriamente [fonte:Klyce].
Este é um obstáculo que torna a panspermia uma explicação atraente:ela não explica a origem da vida, apenas a origem da vida na Terra. As hipóteses de panspermia não contradizem necessariamente a abiogênese; eles simplesmente mudam a origem para outro lugar. No entanto, o júri ainda não decidiu sobre vários factores importantes que devem estar presentes para que a panspermia seja correcta. É possível, por exemplo, que a vida microbiana sobreviva durante as duras condições encontradas na viagem pelo espaço, na entrada na atmosfera terrestre e no impacto na superfície terrestre?
Algumas hipóteses recentes sugerem que não precisa sobreviver. Um pesquisador postula que fragmentos mortos de DNA poderiam ter chegado à Terra por meio de panspermia balística e foram replicados por meio de um processo iniciado semelhante ao mundo do RNA [fonte:Grossman]. Outros pesquisadores pretendem vasculhar Marte em busca de vida fóssil e comparar qualquer material genético com aquele encontrado universalmente na Terra para determinar a relação [fonte:Chandler].
No entanto, se a vida na Terra começou noutro lugar e viajou para o nosso planeta, a questão ainda permanece:Qual é a origem da vida?
Muito mais informações
Artigos Relacionados
Seremos extintos em breve?
Somos todos descendentes de uma ancestral feminina comum?
Fato ou ficção:teste de evolução
Como os humanos evoluem?
Como a vida evolui?
Como funcionam as células
Como funciona a clonagem
Como funcionam os pools genéticos
Como funciona a reprodução humana
Como funciona a seleção natural
Fontes
Abedon, Stephen T. "Teoria germinativa da doença." A Universidade Estadual de Ohio. 28 de março de 1998. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/biol2007.htm
Universidade Estadual do Arizona. "As evidências da vida marciana foram um golpe crítico." Voo espacial agora. 20 de novembro de 2001. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://spaceflightnow.com/news/n0111/20marslife/
Boston, Penélope, PhD. "A busca por extremófilos na Terra e além." Rede de astrobiologia. 1999. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.astrobiology.com/adastra/extremophiles.html
Braeunig, Robert A. "Noções básicas de vôo espacial:mecânica orbital." Tecnologia de foguetes e espaço. 2008. (Acessado em 26 de julho de 2011.) http://www.braeunig.us/space/orbmech.htm
Instituição Carnegie. "Formaldeído:o veneno poderia ter preparado o cenário para as origens da vida." Ciência Diária. 4 de abril de 2011. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.sciencedaily.com/releases/2011/04/110404151351.htm
Chandler, David L. "Você é marciano?" Instituto de Tecnologia de Massachusetts. 23 de março de 2011. (Acessado em 26 de julho de 2011.) http://web.mit.edu/newsoffice/2011/martian-0323.html
DARWIN, Charles. "A origem das espécies." Literatura.org. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.literature.org/authors/darwin-charles/the-origin-of-species/introduction.html
Notícias de descoberta. "A vida na Terra começou há três bilhões de anos." 19 de dezembro de 2010. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://news.discovery.com/earth/life-began-3-billion-years-ago-dna-101220.html
Grossman, Lisa. "Toda a vida na Terra poderia ter vindo de zumbis alienígenas." Com fio. 10 de novembro de 2010. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.wired.com/wiredscience/2010/11/necropanspermia/
Klyce, Brig. "Mundo do RNA e outras teorias da origem da vida." Panspermia.org. (Acessado em 6 de julho de 2011.) http://www.panspermia.org/rnaworld.htm
Laboratório Biológico da Ilha Mount Desert. "A descoberta coloca as tartarugas ao lado dos lagartos na árvore genealógica." Alerta Eurek. 25 de julho de 2011. (Acessado em 25 de julho de 2011.) http://www.eurekalert.org/pub_releases/2011-07/mdib-dpt072511.php
Mullen, Leslie. “Os três domínios da vida.” Instituto de Astrobiologia da NASA. 22 de outubro de 2001. (Acessado em 28 de julho de 2011.) http://www.nai.arc.nasa.gov/news_stories/news_detail.cfm?ID=94
NASA. "Panspermia é teoricamente possível, dizem os cientistas." 13 de janeiro de 2000. (Acessado em 26 de julho de 2011.) http://astrobiology.arc.nasa.gov/news/expandnews.cfm?id=295
Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. "O experimento 'Lost' Miller dá uma pista pungente sobre a origem da vida." 23 de março de 2011. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/releases/2011/lost_exp.html
Nova. "Como a vida começou?" PBS. 1º de julho de 2004. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.pbs.org/wgbh/nova/evolution/how-did-life-begin.html
O'Loughlin, Toni. "O número de espécies da Terra conhecidas pelos cientistas sobe para 1,9 milhão." O guardião. 29 de setembro de 2009. (Acessado em 28 de julho de 2011.) http://www.guardian.co.uk/environment/2009/sep/29/number-of-living-species
Panspermia-Theory.com. "Panspermia e a origem da vida na Terra." (Acessado em 23 de maio de 2011.) http://www.panspermia-theory.com/
PICKRELL, John. "Humanos, chimpanzés não são tão parentes quanto se pensava?" Notícias da National Geographic. 24 de setembro de 2002. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://news.nationalgeographic.com/news/2002/09/0924_020924_dnachimp.html
Pidwirny, Dr. Michael e Jones, Scott. "Classificação biológica dos organismos." Fundamentos de Geografia Física, 2ª Edição. 2006. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.physicalgeography.net/fundamentals/9b.html
Schirber, Michael. "O debate baseado em meteoritos sobre a vida marciana está longe de terminar." Space. com. 21 de outubro de 2010. (Acessado em 28 de julho de 2011.) http://www.space.com/9366-meteorite-based-debate-martian-life.html
Ciência Diária. "Origem da vida na Terra:os cientistas desvendam o mistério da máquina molecular." 1º de maio de 2009. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.sciencedaily.com/releases/2009/02/090219105324.htm
Ciência Diária. "Formaldeído:o veneno poderia ter preparado o terreno para a origem da vida." 4 de abril de 2011. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.sciencedaily.com/releases/2011/04/110404151351.htm
Stubbs, Lisa. "Quão próximos estão os ratos e os humanos? Quantos genes são iguais?" Informações do Projeto Genoma Humano. 17 de maio de 2011. (Acessado em 26 de julho de 2011.) http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/faq/compgen.shtml
Thompson, Andrea. "O meteorito mais antigo de Marte, mais jovem do que se pensava." Space. com. 15 de abril de 2010. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.space.com/8229-oldest-mars-meteorite-younger-thought.html
Vaidya, Pushkar Ganesh. "Astrobiologia:uma visão geral." Universidade de Mumbai. (Acessado em 23 de maio de 2011) http://www.astrobiology.co.in/Univ%20Mumbai%20Talk.ppt
Wade, Nicholas. "A Árvore da Vida tem raízes surpreendentemente complexas." New York Times. 14 de abril de 1998. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.nytimes.com/1998/04/14/science/tree-of-life-turns-out-to-have-surprisingly-complex-roots .html?pagewanted=all&src=pm
Waggoner, Ben e Speer, B.R. "Introdução às archaea:os extremistas da vida." Universidade da California, Berkeley. 20 de abril de 2001. (Acessado em 27 de julho de 2011.) http://www.ucmp.berkeley.edu/archaea/archaea.html
Zimmer, Carl. "Como e onde surgiu a vida na Terra?" Ciência. Julho de 2005. (Acessado em 28 de julho de 2011.) http://www.sciencemag.org/content/309/5731/89.full
