IDEIAS RECENTES SOBRE A ORIGEM DA VIDA

Idéias recentes sobre a origem da vida
Autores: Armênio Uzunian, Dan Edésio Pinseta, Sezar Sasson
As condições iniciais
Acredita-se hoje que, provavelmente, a composição da atmosfera primitiva foi diferente do que acreditava Oparin; ela teria contido CO, CO2, H2, N2 e vapor de água (não haveria, portanto, metano nem amônia; as fontes de carbono seriam o CO e o CO2, enquanto a de nitrogênio seria o N2). Vapor de água e de gás carbônico teriam sido produzidos pela intensa atividade vulcânica. Mesmo assim, isso não invalida experimentos do tipo “Miller”. Na realidade, foram feitas desde então muitas variantes dessa experiência, modificando-se os gases utilizados e colocando-se algumas substâncias minerais; os cientistas chegaram a obter mais de 100 tipos de “tijolos” orgânicos simples, incluindo nucleotídeos e ATP.
O poder da argila
Algumas teorias recentes dão conta de que os longos polímeros, como proteinóides e fitas de ácidos nucléicos, podem ter se formado, como alternativa às rochas quentes da crosta, em “moldes” de argila. De fato, para ocorrer polimerização, deve haver uma alta concentração das unidades constituintes; na argila, essa concentração pode ter sido alta. Além disso, a argila pode ter agido como “catalisadora” e promovido o aparecimento de ligações simples, como as peptídicas, com perda de água. Alguns biólogos acreditam ainda que a argila foi o meio em que se formaram moléculas RNA, a partir de nucleotídeos simples. A energia para essa polimerização poderia ter sido proveniente do calor da crosta; ou do calor do sol, ou ainda da radiação ultravioleta.
Coacervados ou microesferas?
Há mais de um modelo, além da idéia de coacervados, para explicar como moléculas grandes, tipo proteinóides, teriam se agregado na água, formando estruturas maiores. O pesquisador Fox, colocando proteinóides em água, obteve a formação de pequeninas esferas.
Bilhões de microesferas podem ser obtidas a partir da mistura de um grama de aminoácidos aquecidos, algumas delas formando cadeias, de forma muito semelhante a algumas bactérias atuais. Cada microesfera tem uma camada externa de moléculas de água e proteínas e um meio interno aquoso, que mostra algum movimento, semelhante à ciclose. Essas microesferas podem absorver e concentrar outras moléculas existentes na solução ao seu redor. Podem também se fundir entre si, formando estruturas maiores; em algumas condições, aparecem na superfície “brotos” minúsculos que podem se destacar e crescer.
Como apareceu o gene?
Uma coisa que é importante entender: na hipótese original de Oparin, não há referência aos ácidos nucléicos; não se sabia na época que eles constituem os genes. Muita gente então acreditava que os genes fossem de natureza protéica; afinal, havia sido demonstrada a enorme importância das proteínas como enzimas, material construtor e anticorpos. Dá para entender, por isso, a ênfase que Oparin dá ao aparecimento da proteína. No entanto a hipótese original foi readaptada quando ficou patente a identidade entre genes e ácidos nucléicos.
Acredita-se hoje que a primeira molécula informacional tenha sido o RNA, e não o DNA. Foi feita a interessantíssima descoberta de que certos “pedaços” de RNA têm uma atividade catalítica: eles permitem a produção, a partir de um molde de RNA e de nucleotídeos, de outras fitas de RNA idênticas ao molde! A esses pedaços de RNA com atividade “enzimática”, os biólogos chamam de ribozimas. Isso permite explicar o eventual surgimento e duplicação dos ácidos nucléicos, mesmo na ausência das sofisticadas polimerases que atuam hoje.
O DNA deve ter sido um estágio mais avançado na confecção de um material genético estável; evidentemente, os primeiros DNA teriam sido feitos a partir de um molde de RNA original. Isso lembra bastante, você vai concordar, o modo de atuação do retrovírus, como o da AIDS!
De qualquer forma, esses “genes nus”, isto é, envolvidos por nada, mas livres na argila ou na água, podem ter num período posterior “fixado residência” numa estrutura maior, como um coacervado ou uma microesfera...
Um dos problemas ainda mais perturbadores nessa história toda, relaciona-se ao surgimento do CÓDIGO GENÉTICO. Em outras palavras, o aparecimento de proteínas ou de moléculas de ácidos nucléicos com a capacidade de duplicação, nas condições postuladas, pode ser imaginado sem muita dificuldade, mas permanece extremamente misterioso o método pelo qual as moléculas de ácidos nucléicos teriam tomado conta do controle da produção de proteínas específicas, que tivessem um valor biológico e de sobrevivência. Quem sabe o tempo se encarregará de nos fornecer novas evidências...
Os primeiros organismos: autótrofos ou heterótrofos?
Para entender claramente esta discussão, é útil recordar as equações de três processos biológicos básicos, fermentação, respiração e fotossíntese, que reproduzimos a seguir.
Fermentação (alcoólica): glicose álcool etílico + CO2 + energia
Respiração: glicose + oxigênio CO2 + H2O + energia
Fotossíntese: CO2 + H2O + luz (Clorofila) glicose e O2
Existem duas hipóteses sobre a origem da vida: a hipótese autotrófica, que propõe que o primeiro ser vivo foi capaz de sintetizar seu próprio alimento orgânico, possivelmente por fotossíntese, e a hipótese heterotrófica, que prevê que os primeiros organismos se nutriam de material orgânico já pronto, que retiravam de seu meio. A maioria dos biólogos atuais acha a hipótese autotrófica pouco aceitável devido a um fato simples: para a realização da fotossíntese, uma célula deve dispor de um equipamento bioquímico mais sofisticado do que o equipamento de um heterótrofo. Como admitir que o primeiro ser vivo, produzido através de reações químicas casuais, já possuísse esse grau de sofisticação? É claro que o primeiro ser vivo poderia ter surgido complexo; porém é muito menos provável que isso tenha acontecido.
Por outro lado, se o primeiro organismo era heterótrofo, o que ele comeria? Hoje os heterótrofos dependem, para sua nutrição, direta ou indiretamente, dos autótrofos autossintetizantes. No entanto não se esqueça de que, de acordo com a hipótese de Oparin, o primeiro organismo surgiu num mar repleto de coacervados orgânicos, que não haviam chegado ao nível de complexidade adequada. Esses coacervados representam então uma fonte abundante de alimento para nosso primeiro organismo, que passaria a comer seus “irmãos” menos bem sucedidos...
Admitamos um primeiro organismo heterótrofo, para o qual alimento não era problema. Pode-se obter energia do alimento através de dois processos: a respiração que depende de O2 molecular, inexistente na época, e a fermentação, processo mais simples, cuja realização dispensa a presença de oxigênio.
Estabeleçamos, a título de hipótese mais provável, que o primeiro organismo deva ter sido um heterótrofo fermentador. A abundância inicial de alimento permite que os primeiros organismos se reproduzam com rapidez; não se esqueça também de que todos os mecanismos da evolução biológica, como a mutação e seleção natural, estão atuando, adaptando os organismos e permitindo o aparecimento de características divergentes.
Surge a fotossíntese
A velocidade de consumo do alimento, no entanto, cresce continuamente, já que o número de organismos aumenta; a reposição desse alimento orgânico através das reações químicas que descrevemos é obviamente muito mais lenta que o seu consumo. Perceba que, se não surgissem por evolução os autótrofos, a vida poderia ter chegado num beco sem saída por falta de alimento.
Em algum momento anterior ao esgotamento total do alimento nos mares, devem ter aparecido os primeiros organismos capazes de realizar fotossíntese; possivelmente usaram como matéria prima o CO2 residual dos processos de fermentação. Sua capacidade de produzir alimento fechava o ciclo produtor/consumidor e permitia o prosseguimento da vida.

Surge a respiração
Um resíduo do processo fotossintético é o oxigênio molecular; por evolução devem ter surgido mais tarde os organismos capazes de respirar aerobicamente, que utilizaram o O2 acumulado durante milhões de anos pelos primeiros autótrofos.
A respiração, não se esqueça, permite extrair do alimento maior quantidade de energia do que a fermentação. Seguramente o modo de vida “respirador” representa, na maioria dos casos, uma grande vantagem sobre o método “fermentador”; não devemos estranhar que a maioria dos organismos atuais respire, apesar de ter conservado a capacidade de fermentar.
Lembre-se, ainda, de que a presença de oxigênio molecular na atmosfera acaba permitindo o aparecimento na atmosfera da camada de ozônio, que permite a filtração de grande parte da radiação ultravioleta emitida pelo sol. Essa radiação é fortemente mutagênica; porém os organismos aquáticos estariam parcialmente protegidos, já que a água funciona como um filtro para ela. De qualquer maneira, o aparecimento do ozônio prepara o terreno para uma futura conquista do ambiente seco, caso alguns organismo um dia se aventurem a fazer experiência.
Aparece a membrana celular
É muito provável que os primeiros organismos tenham sido mais complexos do que os vírus atuais, porém mais simples do que as células mais simples que se conhecem.
Um citologista chamado Robertson acredita que, por evolução, os organismos iniciais devam ter “experimentado” vários tipos de membranas. A vantagem de uma membrana envolvente é clara: ela fornece proteção contra choques mecânicos e, portanto, maior estabilidade à estrutura; porém ela representa uma barreira entre o organismo e o alimento a seu redor, o que é uma desvantagem.
Assim, a membrana ideal deveria ser resistente, com um certo grau de elasticidade, sem deixar de ser suficientemente permeável. Num certo estágio da evolução dos seres vivos, apareceu a membrana lipoprotéica, que reúne todos esses atributos e certamente foi um sucesso total, já que todos os seres vivos atuais de estrutura celular a possuem.
Nesse estágio, pode-se falar em organismos procariontes, muito semelhantes às mais simples bactérias atuais.

Procariontes originam eucariontes
Uma membrana traz, entretanto, alguns problemas adicionais: ela se constitui, de certa forma, num obstáculo para o crescimento da estrutura viva. Vamos explicar: à medida que a célula cresce, seu volume aumenta, assim como a superfície de sua membrana; porém a superfície cresce MENOS proporcionalmente, do que o volume. Desse modo, a célula MAIOR se alimenta PIOR. A única forma de restabelecer a relação favorável entre superfície e volume é a divisão da célula, que, assim, nunca pode passar de um certo tamanho.
Portanto o volume dos primeiros organismos é limitado, já que a partir de um certo tamanho tem de acontecer divisão celular. Robertson propõe que, por evolução biológica, alguns organismos devem ter adquirido a capacidade genética de dobrar sua membrana para fora (evaginação). Dessa forma, sem mudanças apreciáveis de volume, aumentaria a superfície em contado como meio. Perceba que na proposta de Robertson fica implícita a idéia de que todos os orgânulos celulares membranosos tiveram a mesma origem; membranas nucleares, do retículo, do Golgi e plasmática nada mais seriam do que dobramentos de uma primitiva membrana.
Na célula atual, de fato, verificam-se dois fatos que apóiam fortemente as idéias de Robertson:
1) Há comunicação entre todas as membranas celulares, que se apresentam formando um sistema membranoso único.
2) Todas as membranas celulares têm a mesma composição e são lipoprotéicas.
Assim teriam aparecido, muito provavelmente, as primeiras células eucarióticas, que, em alguns casos, levaram vantagem quando competiam com os procariontes. Apesar disso, os procariontes continuaram existindo: são, como sabemos, as inúmeras espécies de bactérias e as cianofíceas atuais.
A origem de algumas organelas celulares
Uma teoria muito em voga atualmente a respeito da origem das organelas celulares é a endossimbiose. Trata-se da seguinte idéia: alguns organismos procariontes teriam sido “engolidos” por células maiores de eucariontes, ficando no interior da célula, mas com capacidade de reprodução independente e realizando determinadas funções. Acredita-se que mitocôndrias e cloroplastos possam ter se originado dessa forma. As mitocôndrias podem ter sido um dia BACTÉRIAS independentes; os cloroplastos, talvez CIANOFÍCEAS ou baterias fotossintetizantes.
Os argumentos a favor dessa idéia são muito fortes: cloroplastos e mitocôndrias possuem material genético próprio, semelhante ao DNA de bactéria. Esse DNA tem capacidade de duplicação, de transcrição; ribossomos existentes no interior desses orgânulos produzem também proteínas próprias. Por fim, ambos os orgânulos têm a capacidade de se reproduzir no interior da célula “hospedeira”.
Uma “troca de favores” poderia ter se estabelecido entre a célula maior e a menor. No caso da mitocôndria, que teria obtido proteção e alimento, sua presença teria permitido que a célula maior aprendesse a RESPIRAR oxigênio, com todas as vantagens inerentes. A simbiose com um procarionte fotossintetizante faria que os eucariontes hospedeiros tivessem síntese de alimento “em domicílio”, obviamente um processo muito vantajoso.