Estudando a origem da vida

A origem da vida pode parecer o “crime perfeito” definitivo: ninguém estava lá para observá-la e muitas das evidências relevantes foram perdidas no intervalo de mais ou menos 3,5 bilhões de anos. Contudo, muitas linhas de evidências independentes esclarecem esse evento e como biólogos continuam a investigar esses dados, eles estão lentamente encaixando as peças de como a vida se originou. As principais linhas de evidência incluem DNA, bioquímica e experimentos. A origem da vida e as evidências de DNA Biólogos usam a sequência de DNA de organismos modernos para reconstruir a árvore da vida e para descobrir as prováveis características do ancestral comum mais recente de todos os seres vivos – o “tronco” da árvore da vida. Na verdade, de acordo com algumas hipóteses, esse “ancestral comum mais recente” pode, na realidade, ser um conjunto de organismos que viveram ao mesmo tempo e podiam trocar genes com facilidade. Em qualquer um dos casos, reconstruir os ramos primitivos da árvore da vida nos diz que esse ancestral (ou grupo de ancestrais) provavelmente usou DNA como seu material genético e realizou reações químicas complexas. Mas o que veio antes disso? Sabemos que esse último ancestral comum deve ter tido ancestrais próprios – uma longa linha de antepassados formando a raiz da árvore da vida – mas para aprender sobre eles, devemos passar a outras linhas de evidências. Origem da vida e as evidencias bioquímicas Estudando a bioquímica básica compartilhada por muitos organismos, nós podemos começar a entender como sistemas bioquímicos desenvolveram-se perto da raiz da árvore da vida. Entretanto, até o início dos anos 80, biólogos estavam perplexos com o problema do tipo “o ovo e a galinha”: em todos os organismos modernos, ácidos nucleicos (DNA e RNA) são necessários para construir proteínas e proteínas são necessárias para construir ácidos nucleicos – então, qual veio primeiro, o acido nucleico ou a proteína? Esse problema foi resolvido quando uma nova propriedade do RNA foi descoberta: alguns tipos de RNA podem catalisar reações químicas – isso significa que o RNA pode armazenar informações genéticas e causar as reações químicas necessárias para se auto copiar. Esse avanço experimental resolveu o problema ovo e galinha: ácidos nucleicos (especificamente RNA) veio primeiro – e mais tarde, a vida mudou para herança baseada em DNA. Outra importante linha de evidência bioquímica vem na forma de moléculas surpreendentemente comuns. Como você poderia esperar, muitas das reações químicas ocorrendo nas células de um fungo, em uma bactéria e em nossas próprias células, são bem diferentes umas das outras; entretanto, muitas delas (como aquelas que liberam energia para ativar o trabalho celular) são exatamente as mesmas e dependem das mesmas moléculas. Porque essas moléculas são muito difundidas e de extrema importância para toda forma de vida, acredita-se que tenham surgido muito cedo na história da vida e foram apelidadas de “fósseis moleculares”. ATP: adenosina trifosfato (mostrada abaixo), é uma dessas moléculas; é essencial para ativação dos processos celulares e é utilizada por toda forma de vida moderna. Estudando ATP e outros fósseis moleculares revelou-se uma uniformidade surpreendente: muitos fósseis moleculares estão intimamente relacionados com ácidos nucleicos, como mostrado abaixo. As descobertas do RNA catalítico e dos fósseis moleculares relacionados com os ácidos nucleicos sugerem que os últimos (especificamente o RNA) foram cruciais para a primeira vida na Terra. Essas observações suportam a hipótese do mundo de RNA, em que a vida primitiva utilizou-se de RNA para processos celulares básicos (ao invés da mistura de proteínas, RNA e DNA utilizada pelos organismos modernos). A origem da vida e as evidências experimentais Experimentos podem ajudar cientistas a descobrir como as moléculas envolvidas no mundo de RNA surgiram. Esses experimentos servem de “provas de conceito” para hipóteses sobre etapas na origem da vida – em outras palavras, se uma reação química em particular acontece em um laboratório moderno sob condições similares àquelas da Terra primitiva, a mesma reação pode ter ocorrido na Terra primitiva e pode ter tido um papel na origem da vida. O experimento de Miller e Urey de 1953, por exemplo, simulava a atmosfera da Terra primitiva com nada mais do que água, hidrogênio, amônia e metano e com uma corrente elétrica simulando um raio, produzindo componentes orgânicos complexos como aminoácidos. Hoje, cientistas sabem mais sobre a atmosfera da Terra primitiva e não acreditam mais que as condições utilizadas por Miller e Urey estavam completamente corretas. Entretanto, desde Miller e Urey, muitos cientistas têm feito experimentos usando condições ambientais mais apuradas e explorando cenários alternativos para essas reações. Esses experimentos renderam resultados similares – moléculas complexas poderiam ter sido formadas nas condições da Terra primitiva. Essa visão experimental pode também ajudar os cientistas a estudar o funcionamento do mundo de RNA propriamente dito. Por exemplo, Andy Ellington, bioquímico do campo da origem da vida, criou a hipótese de que no início do mundo de RNA, o RNA se auto copiava, não combinando unidades individuais das moléculas (como no DNA moderno), mas combinando pequenas tiras de unidades – é como construir uma casa a partir de paredes pré fabricadas ao invés de tijolo por tijolo. Ele está estudando essa hipótese desenvolvendo experimentos para procurar por moléculas que se auto copiam dessa maneira e então estudar como elas evoluem. Um problema complicado... Todas as evidências reunidas até agora revelaram muitas coisas sobre a origem da vida, mas ainda temos muito o que aprender. Por causa da enorme quantidade de tempo e das tremendas mudanças que ocorreram desde então, muitas das evidências relevantes para a origem da vida foram perdidas e nós podemos nunca descobrir certos detalhes. Contudo, muitos dos buracos no nosso conhecimento (buracos que pareciam indecifráveis apenas 20 anos atrás) foram preenchidos recentemente e pesquisas contínuas e novas tecnologias prometem mais descobertas. Como Ellington diz, “A origem da vida é um problema enorme e complicado – mas isso não significa que seja insolúvel.”

Fonte:http://www.ib.usp.br/evosite/evo101/IIE2bStudyorigins.shtml