Lagoas primitivas podem ter fornecido um ambiente adequado para preparar as primeiras formas de vida da Terra, mais do que oceanos, um novo estudo do MIT descobriu.

Os pesquisadores relatam que corpos d'água rasos, na ordem de 10 centímetros de profundidade, poderia ter mantido altas concentrações do que muitos cientistas acreditam ser um ingrediente-chave para dar início à vida na Terra:nitrogênio.

Em lagoas rasas, azoto, na forma de óxidos de nitrogênio, teria uma boa chance de acumular o suficiente para reagir com outros compostos e dar origem aos primeiros organismos vivos. Em oceanos muito mais profundos, nitrogênio teria tido mais dificuldade em estabelecer um significativo, presença catalisadora de vida, dizem os pesquisadores.

"Nossa mensagem geral é, se você acha que a origem da vida requer nitrogênio fixo, como muitas pessoas fazem, então é difícil ter a origem da vida acontecendo no oceano, "diz o autor principal Sukrit Ranjan, um pós-doutorado no Departamento da Terra do MIT, Ciências Atmosféricas e Planetárias (EAPS). "É muito mais fácil fazer isso acontecer em uma lagoa."

Ranjan e seus colegas publicaram seus resultados hoje na revista Geoquímica, Geofísica, Geossistemas . Os co-autores do artigo são Andrew Babbin, o Doherty Assistant Professor in Ocean Utilization in EAPS, junto com Zoe Todd e Dimitar Sasselov da Harvard University, e Paul Rimmer na Universidade de Cambridge.

Quebrando um vínculo

Se a vida primitiva realmente surgiu de uma reação-chave envolvendo nitrogênio, existem duas maneiras pelas quais os cientistas acreditam que isso poderia ter acontecido. A primeira hipótese envolve o oceano profundo, onde nitrogênio, na forma de óxidos de nitrogênio, poderia ter reagido com dióxido de carbono borbulhando de fontes hidrotermais, para formar os primeiros blocos de construção moleculares da vida.

A segunda hipótese baseada em nitrogênio para a origem da vida envolve RNA - ácido ribonucléico, uma molécula que hoje ajuda a codificar nossa informação genética. Em sua forma primitiva, O RNA era provavelmente uma molécula flutuante. Quando em contato com óxidos de nitrogênio, alguns cientistas acreditam, O RNA poderia ter sido induzido quimicamente para formar as primeiras cadeias moleculares da vida. Este processo de formação de RNA pode ter ocorrido nos oceanos ou em lagos e lagoas rasas.

Os óxidos de nitrogênio foram provavelmente depositados em corpos d'água, incluindo oceanos e lagoas, como resquícios da quebra do nitrogênio na atmosfera da Terra. O nitrogênio atmosférico consiste em duas moléculas de nitrogênio, ligado por meio de uma forte ligação tripla, que só pode ser quebrado por um evento extremamente energético, ou seja, raio.

"O relâmpago é como uma bomba realmente intensa explodindo, "Ranjan diz." Ele produz energia suficiente para quebrar a ligação tripla em nosso gás nitrogênio atmosférico, para produzir óxidos de nitrogênio que podem então chover em corpos d'água. "

Os cientistas acreditam que pode ter havido relâmpagos suficientes estalando na atmosfera primitiva para produzir uma abundância de óxidos de nitrogênio para alimentar a origem da vida no oceano. Ranjan diz que os cientistas presumiram que esse suprimento de óxidos de nitrogênio gerados por raios era relativamente estável depois que os compostos entraram nos oceanos.

Contudo, neste novo estudo, ele identifica dois "sumidouros" significativos, "ou efeitos que poderiam ter destruído uma porção significativa dos óxidos de nitrogênio, particularmente nos oceanos. Ele e seus colegas examinaram a literatura científica e descobriram que os óxidos de nitrogênio na água podem ser decompostos por meio de interações com a luz ultravioleta do sol, e também com ferro dissolvido desprendido de rochas oceânicas primitivas.

Ranjan diz que tanto a luz ultravioleta quanto o ferro dissolvido podem ter destruído uma porção significativa dos óxidos de nitrogênio no oceano, enviando os compostos de volta para a atmosfera como nitrogênio gasoso.

"Mostramos que, se você incluir essas duas novas pias nas quais as pessoas não haviam pensado antes, que suprime as concentrações de óxidos de nitrogênio no oceano por um fator de 1, 000, em relação ao que as pessoas calcularam antes, "Ranjan diz.

"Construindo uma catedral"

No Oceano, a luz ultravioleta e o ferro dissolvido teriam tornado os óxidos de nitrogênio muito menos disponíveis para a síntese de organismos vivos. Em lagoas rasas, Contudo, a vida teria uma chance melhor de se firmar. Isso ocorre principalmente porque os tanques têm muito menos volume sobre o qual os compostos podem ser diluídos. Como resultado, óxidos de nitrogênio teriam acumulado concentrações muito mais altas em tanques. Qualquer "afunda, "como luz ultravioleta e ferro dissolvido, teria menos efeito nas concentrações gerais do composto.

Ranjan diz que quanto mais raso o lago, quanto maior a chance de os óxidos de nitrogênio interagirem com outras moléculas, e particularmente RNA, para catalisar os primeiros organismos vivos.

"Essas lagoas poderiam ter de 10 a 100 centímetros de profundidade, com uma área de superfície de dezenas de metros quadrados ou maior, "Ranjan diz." Eles teriam sido semelhantes ao Don Juan Pond na Antártica hoje, que tem uma profundidade sazonal de verão de cerca de 10 centímetros. "

Isso pode não parecer um corpo de água significativo, mas ele diz que é precisamente esse o ponto:em ambientes mais profundos ou maiores, óxidos de nitrogênio simplesmente teriam sido muito diluídos, impedindo qualquer participação na química da origem da vida. Outros grupos estimaram que, cerca de 3,9 bilhões de anos atrás, pouco antes dos primeiros sinais de vida aparecerem na Terra, pode ter havido cerca de 500 quilômetros quadrados de lagoas e lagos rasos em todo o mundo.

"Isso é totalmente pequeno, em comparação com a quantidade de área do lago que temos hoje, "Ranjan diz." No entanto, em relação à quantidade de área de superfície que os químicos prebióticos postulam é necessária para dar início à vida, é bastante adequado. "

O debate sobre se a vida se originou em lagoas ou oceanos não está totalmente resolvido, mas Ranjan diz que o novo estudo fornece uma evidência convincente para o primeiro.

"Esta disciplina é menos como derrubar uma fileira de dominós, e mais como construir uma catedral, "Ranjan diz." Não há um verdadeiro momento 'aha'. É mais como construir pacientemente uma observação após a outra, e a imagem que está surgindo é que no geral, muitas vias de síntese pré-biótica parecem ser quimicamente mais fáceis em lagoas do que em oceanos. "