Origem da vida

    Embora ainda não seja claro para a Biologia como a vida surgiu na Terra, existem várias teorias que tentam explicar esse importante momento na história do nosso planeta. Muitas linhas de evidências ajudam a fornecer pistas a respeito: fósseis, datação radiométrica, a filogenia, a química dos organismos modernos e até experimentos. Contudo, como novas evidências estão sendo descobertas constantemente, hipóteses sobre como a vida se originou podem ser modificadas. É importante lembrar que mudanças nessas hipóteses são parte normal do processo da Ciência e que elas não representam uma mudança na base da teoria evolutiva.

Os seres vivos, por definição, são formados por células, apresentam metabolismo, respondem a estímulos, possuem material genético, são capazes de se reproduzir e evoluem.
Crédito: (autor desconhecido)

    Seres vivos são extremamente complexos, mesmo organismos antigos como bactérias. Entretanto, toda essa complexidade não surgiu do nada, completamente formada. Ao contrário, a vida quase que certamente se originou a partir de pequenos passos, cada um somando complexidade sobre o anterior. Tudo começou há cerca de 3,5 bilhões de anos, quando a crosta terrestre começou a resfriar (leia mais em Éon Arqueano).
    A teoria mais aceita pela comunidade científica, atualmente, foi proposta na década de 1920, pelo bioquímico russo Aleksandr Oparin e, independentemente, pelo biólogo inglês J.B.S. Haldane. A Teoria da Evolução Química ou Molecular propõe que modificações lentas e graduais causaram a formação de moléculas orgânicas, a partir de substâncias químicas simples. Esses compostos orgânicos, entre eles proteínas e carboidratos, posteriormente formaram agregados moleculares com certo metabolismo, que deram origem às primeiras células.

Como surgiu a vida

A atmosfera primitiva tinha uma composição diferente da atual.
© Don Dixon

    Segundo a Teria da Evolução Química, a vida surgiu a partir de matéria inanimada, em um momento em que as condições da Terra eram muito distintas das atuais. A atmosfera primitiva, no éon Arqueano, provavelmente era formada por metano, amônia, hidrogênio e vapor de água. As descargas elétricas e as radiações solares eram intensas - ainda não existia a camada de ozônio para filtrar as radiações, especialmente a ultravioleta - e estas teriam fornecido energia para que algumas moléculas presentes na atmosfera se unissem, dando origem a moléculas maiores e substâncias orgânicas simples. Entre elas estavam aminoácidos e nucleotídeos. Tudo isso teria acontecido em um meio pobre em oxigênio, uma vez que este elemento é extremamente reativo e, sendo assim, poderia extinguir os compostos orgânicos formados.

Baseando-se nessas teorias, diversos compostos orgânicos foram sintetizados em laboratório, em experiências que simulavam as condições supostamente existentes na Terra primitiva. O primeiro trabalho de produção artificial de moléculas foi desenvolvido pelo químico estadunidense Stanley Miller, em 1953.
Foto: UCSD Archives

    As moléculas orgânicas formadas na atmosfera eram, então, arrastadas pelas águas das chuvas e acumulavam-se nos mares. Ao longo do tempo, esse processo teria transformado os mares primitivos em verdadeiras "sopas nutritivas", ricas em matéria orgânica (carboidratos simples, aminoácidos, ácidos graxos e nucleotídeos). Submetidos a aquecimento prolongado, os aminoácidos combinavam-se uns com os outros, formando proteínas.
    As proteínas dissolvidas em água formavam uma mistura de partículas dispersas, que se agrupavam e originavam os coacervados, aglomerados de moléculas orgânicas que permanecem envoltos por moléculas de água. Os coacervados ainda não eram seres vivos, mas uma primitiva organização de substâncias orgânicas em um sistema parcialmente isolado do ambiente ao redor. Eles podiam trocar substâncias com o meio externo e, através de reações químicas em seu interior, as transformavam em alimento e energia (processo conhecido como metabolismo).
    Em razão da instabilidade do planeta, a vida primitiva só conseguiria sobreviver em locais mais protegidos, como fontes termais submarinas. 4 bilhões de anos atrás, esses respiradouros hidrotérmicos liberavam fluidos alcalinos, que interagiam com um oceano provavelmente ácido. Esse desequilíbrio de acidez geraria um gradiente de prótons parecido com o das nossas células, e partículas minerais de dentro dessas fissuras submarinas podem ter agido como enzimas, auxiliando as reações químicas. Segundo os defensores dessa teoria, os primeiros seres vivos teriam surgido primeiramente nesses ambientes mais extremos, nutrindo-se a partir da reação entre substâncias inorgânicas, tal como algumas arqueas atuais.

Os coacervados mais instáveis se desfizeram, enquanto outros uniram-se de outras formas ou a moléculas inorgânicas, formando coacervados mais complexos. Dessas milhares de combinações, algumas teriam se tornado mais estáveis.

    Os coacervados eram capazes, também, de reproduzir-se, e isso só foi possível com a presença de ácidos nucleicos (DNA ou RNA), que também ajudavam a regular as reações internas. A habilidade de copiar as moléculas que codificam informações genéticas é um passo-chave na origem da vida, sem o qual ela não poderia existir. Todo ser vivo se reproduz, copiando seu material genético e passando-o para a prole. Acredita-se que, no início da vida, essa função era desempenhada por moléculas de RNA, que, além de conter a "receita" para a produção de proteínas, podiam criar cópias delas mesmas. Essa habilidade abriu as portas para a seleção natural: uma vez que uma molécula autorreplicadora foi formada, algumas variações desses replicadores teriam feito um trabalho melhor ao se copiar do que outros, produzindo mais "descendentes". Esses super-replicadores foram se tornando mais comuns, e essa variação se espalhou. Através desse processo de seleção natural contínua, pequenas mudanças em moléculas replicadoras eventualmente se acumularam até um sistema de replicação estável e eficiente desenvolver-se.
    A partir daí, surgiram sistemas equivalentes, envoltos por uma membrana formada por lipídios e proteínas. A membrana ao redor dessas protocélulas forneceu duas enormes vantagens: os produtos do material genético puderam ser mantidos por perto e seu ambiente interno pôde diferenciar-se do meio externo. Membranas celulares devem ter sido tão vantajosas que esses replicadores enclausurados rapidamente fizeram com que os replicadores "nus" deixassem de competir. Assim surgiam as primeiras células, a base para qualquer tipo de vida.

Moléculas de DNA e RNA - o material genético de toda forma de vida - são longas cadeias de nucleotídeos simples.
© Zhaolifang

    Até esse ponto, de acordo com muitos biólogos, a vida dependeu do RNA para a maioria das tarefas, como armazenar informações genéticas, duplicar-se e executar funções metabólicas básicas - é o chamado "Mundo de RNA". Tudo mudou quando alguma célula ou grupo de células evoluiu para o uso de diferentes moléculas para diferentes funções: o DNA tornou-se o material genético, proteínas tornaram-se responsáveis pelo metabolismo básico da célula e o RNA foi rebaixado ao papel de mensageiro, carregando informações do DNA para os centros construtores de proteínas da célula. Células que incorporaram essas inovações teriam superado facilmente aquelas "à moda antiga" com o metabolismo baseado em RNA.

As primeiras células a surgir deviam ser organismos parecidos com as bactérias atuais.

    Há ao menos 2 bilhões de anos, algumas células pararam de tomar caminhos diferentes após a replicação e passaram a permanecer juntas, desenvolvendo diferentes funções. Elas deram origem à primeira linhagem de organismos multicelulares, como a alga vermelha fossilizada de 1,2 bilhão de anos Bangiomorpha pubescens.

Bangiomorpha pubescens foi o primeiro organismo multicelular complexo que se conhece e também o primeiro organismo com reprodução sexuada. Barra = 50  μm (micrômetros).
Crédito: Nicholas J. Butterfield

    Desde o princípio, essas organizações de moléculas estiveram submetidas a pressões naturais que desafiavam sua "sobrevivência" e impediam que as menos eficientes tivessem continuidade. A seleção natural causou grandes modificações e os aparatos bioquímicos desses organismos tornaram-se semelhantes aos atuais. Apareceram seres vivos adaptados a diferentes ambientes e as primeiras formas multicelulares. Lentamente, a partir daí, a vida evoluiu e seguiu caminhos inimagináveis. Este é tema para uma futura postagem.

Fontes: BBC Brasil, Brasil Escola, Entendendo a Evolução, InfoEscola, Mundo Educação, Só Biologia¹, Só Biologia² e Superinteressante.