Origens químicascomo surgiram as matérias-primas da vida

As matérias-primas da vida foram se formando passo a passo, por reações químicas, entre 4 bilhões e 3,8 bilhões de anos atrás. Primeiro vieram os aminoácidos, os tijolos das proteínas. Depois os nucleotídeos, e as letras da hereditariedade começaram a ser escritas. Membranas lipídicas marcaram um "dentro" e um "fora". Então veio o mundo de RNA, em que uma única molécula guarda informação e também catalisa reações. Por fim, as moléculas aprenderam a se copiar, e uma membrana envolveu o sistema de cópia para formar uma protocélula.

Como a vida começou ainda é uma questão científica em aberto. Cada passo abaixo é uma explicação candidata proposta por pesquisadores por meio de experimentos e raciocínio, não uma história totalmente resolvida.

Seis passos

• Aminoácidos (Miller–Urey): Surgem os tijolos das proteínas.
• 4 bilhões de anos atrás · Nucleotídeos: As letras da hereditariedade começam a ser escritas.
• 3,9 bilhões de anos atrás · Membranas lipídicas: Gotas de óleo marcam um "dentro" e um "fora".
• 3,9 bilhões de anos atrás · Mundo de RNA: Uma molécula guarda informação e também catalisa reações.
• 3,85 bilhões de anos atrás · Autorreplicação: As moléculas aprendem a se copiar.
• 3,8 bilhões de anos atrás · Protocélulas: Uma membrana envolve o sistema replicante.

Pense nos seis passos como a construção de uma casa. Primeiro você tem os tijolos (aminoácidos), depois os traços para escrever (nucleotídeos), depois ergue as paredes (membranas lipídicas). Então uma coisa dentro da casa serve ao mesmo tempo de manual e de ferramenta (RNA), aprende a se fotocopiar, e por fim as paredes envolvem o sistema todo.

As matérias-primas podem se formar sozinhas?

Um estudante de pós-graduação selou água, metano, amônia e hidrogênio num frasco e passou faíscas elétricas por ele continuamente. Obteve os aminoácidos que compõem as proteínas (Miller, Science, 1953). As matérias-primas também podem vir do espaço: aminoácidos de origem não terrestre foram achados no meteorito de Murchison, então os tijolos da vida podem ser comuns no universo (Kvenvolden et al., Nature, 1970).

Pensava-se que os nucleotídeos eram muito difíceis de produzir em condições primitivas. Depois se achou um caminho químico mais "natural", que sintetiza diretamente os componentes do RNA em condições primitivas (Powner, Gerland e Sutherland, Nature, 2009).

Por que o RNA é informação e ferramenta

O RNA pode catalisar reações como uma enzima, então o RNA é ao mesmo tempo informação e ferramenta. Essa descoberta ganhou o Nobel de 1989 (Kruger, Cech et al., Cell, 1982). Outra equipe descobriu de forma independente que a parte de uma enzima que realmente faz a catálise é RNA, não proteína (Guerrier-Takada, Altman et al., Cell, 1983). Com base nessas descobertas, propôs-se que a vida mais antiga pode ter sido feita inteiramente de RNA, com DNA e proteínas acrescentados depois (Gilbert, Nature, 1986).

Evidências posteriores acrescentaram mais. O núcleo do ribossomo, que fabrica proteínas, é RNA, evidência direta deixada pelo mundo de RNA, e o trabalho ganhou o Nobel de 2009 (Nissen et al., Science, 2000). Duas enzimas de RNA copiaram uma à outra e seu número continuou crescendo exponencialmente, um passo mais perto da "vida molecular" (Lincoln e Joyce, Science, 2009).

Onde aconteceu

Existem ecossistemas que não dependem da luz do Sol ao redor das fontes hidrotermais do fundo do mar, o que deu à origem da vida um novo local candidato (Corliss et al., Science, 1979). O artigo trata de fontes termais submarinas na Fenda das Galápagos. A palavra aqui é "candidato": ele oferece uma possibilidade, não a única resposta.

Quer ler os originais? Busque estes títulos

• Miller (1953): A production of amino acids under possible primitive earth conditions
• Kvenvolden et al. (1970): Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite
• Powner et al. (2009): Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions
• Kruger, Cech et al. (1982): Self-splicing RNA: autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequence of Tetrahymena
• Guerrier-Takada, Altman et al. (1983): The RNA moiety of ribonuclease P is the catalytic subunit of the enzyme
• Gilbert (1986): Origin of life: The RNA world
• Nissen et al. (2000): The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis
• Lincoln e Joyce (2009): Self-sustained replication of an RNA enzyme
• Corliss et al. (1979): Submarine thermal springs on the Galápagos Rift

Como o jogo mostra isso

No jogo, a era Origens químicas tem o recurso moléculas orgânicas, e seus geradores são Fontes hidrotermais, Síntese por raios, Entrega por meteoritos e Catálise por argila. Pistas para as fontes hidrotermais e a entrega por meteoritos podem ser encontradas na pesquisa acima. Qual delas foi a fonte principal na realidade ainda é debatido na comunidade científica.