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fev 11

Cientistas desafiam a teoria da “sopa primordial” como explicação básica para a origem da vida

Fontes hidrotermais oceânicas: o verdadeiro berço da vida?

Fontes hidrotermais oceânicas: o verdadeiro berço da vida?

Durante 80 anos os biólogos têm aceitado que a vida começou em uma ‘sopa primordial’ de moléculas orgânicas, antes de evoluir para fora dos oceanos, milhões de anos mais tarde.

Bio Essays

Bio Essays: “New Research Rejects 80-year Theory of ‘Primordial Soup’ as the Origin of Life”

Agora, a teoria da ‘sopa primordial’ foi virada de cabeça para baixo por um artigo pioneiro publicado no BioEssays que afirma que foi a energia química da Terra, procedente dos respiradouros hidrotermais oceânicos, que deu o primeiro impulso para a vida.

Teoria obsoleta: que fazer com os livros de biologia?

“Os livros [antigos de biologia, nos quais nós aprendemos este assunto] alegam que a vida surgiu de uma sopa orgânica e que as primeiras células cresceram fermentando estes compostos orgânicos para gerar energia sob a forma de ATP. Nós agora fornecemos uma nova perspectiva sobre o porquê da antiga visão familiar não funcionar de forma alguma (!)”, disse o líder da equipe, Dr. Nick Lane, do University College em Londres.

“Nós apresentamos a alternativa de que a vida surgiu a partir dos gases atmosféricos (H2, CO2, N2 e H2S) e que a energia para a vida primordial veio pelo uso de gradientes geoquímicos existentes nos fundos dos oceanos em um tipo especial de fontes hidrotermais de alta profundidade – do tipo que está repleta de compartimentos minúsculos, ou poros, interconectados”.

Em 1929, os bioquímicos John Haldane e Aleksander Oparin testaram a hipótese de que faltava oxigênio livre na atmosfera da Terra. Nesse ambiente inóspito, sugeriram eles, os compostos orgânicos poderiam se formar de simples moléculas se fossem estimulados por uma forte fonte de energia - ou radiação ultravioleta, ou relâmpagos. Haldane dizia ainda que os oceanos teriam sido uma "sopa primordial" desses compostos orgânicos. Seguindo um esquema similar ao do desenho acima, Urey e Miller realizaram em 1953 um experimento para comprovar se que moléculas orgânicas poderiam surgir em atmosferas sem oxigênio, como na Terra primitiva.

Em 1929, os bioquímicos John Haldane e Aleksander Oparin testaram a hipótese de que faltava oxigênio livre na atmosfera da Terra. Nesse ambiente inóspito, sugeriram eles, os compostos orgânicos poderiam se formar de simples moléculas se fossem estimulados por uma forte fonte de energia – ou radiação ultravioleta, ou relâmpagos. Haldane dizia ainda que os oceanos teriam sido uma “sopa primordial” desses compostos orgânicos. Seguindo um esquema similar ao do desenho acima, Urey e Miller realizaram em 1953 um experimento para comprovar se que moléculas orgânicas poderiam surgir em atmosferas sem oxigênio, como na Terra primitiva.

‘Sopa Primordial’?

A teoria da ‘sopa primordial’ foi proposta pela primeira vez em 1929, quando os bioquímicos JBS Haldane  e Aleksander Oparin publicaram seu influente ensaio sobre a origem da vida na qual defenderam que a radiação UV forneceu a energia necessária para converter o metano, a amônia e a água nos primeiros compostos orgânicos nos oceanos da Terra primitiva.  Entretanto, os críticos da teoria da ‘sopa primordial’ a questionam veementemente, assinalando que não existe uma força sustentável para gerar esta reação e sem uma fonte de energia, a vida como nós a conhecemos jamais poderia surgir.

“Apesar das falhas existentes na bioenergética e na termodinâmica desta idéia de 80 anos, a ‘sopa primordial’ ainda persiste como o pensamento central geral sobre a origem da vida”, disse o autor sênior William Martin, um biólogo evolucionário do Instituto de Botânica III, em Düsseldorf. “Mas a sopa não é capaz de produzir a energia vital (!)”.

Ao rechaçar a teoria da ‘sopa primordial’, a equipe voltou-se para a química da Terra para identificar a fonte de energia que poderia alimentar os antecessores primitivos dos organismos vivos: os gradientes geoquímicos ao longo de uma colméia de cavernas naturais microscópicas em fontes hidrotermais. Estas células catalisadoras geraram lipídios, proteínas e nucleotídeos, dando origem às primeiras células autênticas.

Fontes termais alcalinas oceânicas

A equipe se concentrou nas idéias desenvolvidas pelo geoquímico Michael J. Russell, sobre as fontes termais alcalinas nas profundezas oceânicas, que produzem gradientes químicos muito semelhantes aos utilizados por quase todos os organismos vivos presentes – um gradiente de prótons através de uma membrana. Os primeiros organismos provavelmente se aproveitaram destes gradientes através de um processo conhecido como quimioosmose [1], em que o gradiente de prótons é usado para direcionar a síntese da moeda universal de energia celular, o ATP, ou algum equivalente mais simples. Mais tarde, as células se desenvolveram para gerar o seu próprio gradiente de prótons por meio de uma transferência de elétrons de um doador para um receptor. A equipe afirma que o primeiro doador foi o hidrogênio e o primeiro receptor o CO2.

“As células vivas modernas herdaram o mesmo tamanho do gradiente de prótons e, crucialmente, a mesma orientação – positivas do lado de fora e negativas dentro – que as vesículas inorgânicas a partir das quais as células surgiram”, disse o co-autor John Allen, bioquímico da Queen Mary University de Londres.

“As restrições termodinâmicas indicam que a quimioosmose [1] é estritamente necessária para o metabolismo de carbono e a energia em todos os organismos que crescem hoje, a partir de ingredientes químicos simples [autótrofos] e, presumivelmente, nas primeiras células de vida livre”, disse Lane. “Aqui nós consideramos como as primeiras células poderiam ter usado uma força criada geoquimicamente e aprenderam a incorporá-la.”

Esta foi uma transição vital, desde a quimioosmose [1] é o único mecanismo pelo qual os organismos poderiam escapar das chaminés térmicas. “A razão pela qual hoje todos os organismos são quimioosmóticos [1] é simplesmente o fato deles terem herdado esta habilidade da época e local em que as primeiras células evoluíram – e que não poderiam ter evoluído sem este processo”, disse Martin.

“Longe de ser extremamente complexa para ter alimentado os primeiros organismos, é quase impossível vislumbramos como a vida poderia ter começado sem o processo de quimioosmose [1]“, concluiu Lane. “Está na hora jogar fora a teoria da fermentação em uma sopa primordial como ‘a vida sem oxigênio’ – uma idéia que remonta a uma época em que ninguém tinha conhecimento sobre a biologia do ATP, como a conhecemos agora”.

Um gradiente iônico possui energia potencial e pode ser utilizado para fornecer energia a reações químicas quando os íons passam através de um canal iônico (em vermelho).

Um gradiente iônico possui energia potencial e pode ser utilizado para fornecer energia a reações químicas quando os íons passam através de um canal iônico (em vermelho).

Quimiosmose

[1] A quimiosmose é o processo de difusão de íons através de uma membrana permeável seletiva. Refere-se, de modo específico, à produção de ATP através do movimento de íons de hidrogênio (prótons) através de uma membrana interna, durante a respiração celular.

Os íons de hidrogênio (prótons) difundem de uma área de elevada concentração de prótons para uma área com concentração mais baixa. Peter D. Mitchell propôs que um gradiente eletroquímico deste tipo poderia ser utilizado na produção de ATP, comparando o processo à osmose (difusão de água através de uma membrana).

A enzima responsável pela produção de ATP através da quimioosmose é a ATP sintase. A ATP sintase possibilita a passagem de prótons através da membrana, usando a energia cinética para fosforizar ADP a ATP. A produção de ATP através da quimioosmose ocorre em cloroplastos, mitocôndrias e em alguns procariontes.

Cadeia de transporte electrônico mitocondrial: A cadeia de transporte electrónico na mitocôndria é o local onde ocorre a fosforilação oxidativa em eucariontes. O NADH e succinato produzidos no ciclo dos ácidos tricarboxílicos são oxidados, libertando-se energia utilizável pela ATP sintase.

A cadeia de transporte electrônico na mitocôndria é o local onde ocorre a fosforilação oxidativa em eucariontes. O NADH e succinato produzidos no ciclo dos ácidos tricarboxílicos são oxidados, libertando-se energia utilizável pela ATP sintase.

Fontes

Science Daily: New Research Rejects 80-Year Theory of ‘Primordial Soup’ as the Origin of Life

Wiley.com: Novas pesquisas rejeitam a teoria da “sopa primordial” como a origem da vida

._._.

1 comentário

3 menções

  1. Andre

    Esse processo de quimiosmose está sendo exemplificado em uma célula moderna. Uma célula primitiva teria menos mecanismos para a passagem de moléculas para o seu interior, é aí que entra o papel das termais, que ajudavam no ganho de moléculas para o seu interior.
    Veja: http://www.youtube.com/watch?v=MVD5iCphfFs

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