Uma breve história do Big-Bang ao alvorecer da vida: Parte III

Atualizado: 3 de Fev de 2019

Por Amanda Bendia


Parte III - Sobre as nossas origens químicas: a formação das biomoléculas


Imagem artística da Terra primitiva, onde possivelmente 

foram formadas as biomoléculas. Fonte.


Um conjunto de condições incrivelmente raras (Parte II) permitiu que a vida surgisse em nosso planeta a partir de moléculas orgânicas e reações químicas. Todos os organismos vivos que conhecemos são compostos por biomoléculas como proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos e lipídeos.


Estas biomoléculas são constituídas por pequenas unidades interligadas entre si, denominadas monômeros. Os biomonômeros que constroem as proteínas, ácidos nucleicos (DNA e RNA) e polissacarídeos são respectivamente os aminoácidos, nucleotídeos e monossacarídeos. Hoje sabemos que grande parte dos biomonômeros podem ser produzidos espontaneamente dadas as condições necessárias.


Uma das primeiras tentativas de produzir biomoléculas em laboratório foi feita por Stanley Miller e Harold Urey em 1953. Eles se basearam em estudos realizados por Alexander Oparin e J.B.S. Haldane que sugeriram que as biomoléculas e a vida teriam surgido em uma sopa primordial, numa atmosfera rica em metano, amônia, hidrogênio e vapor d’água.


O experimento de Miller-Urey procurou simular estas condições da Terra primitiva (início do Arqueano) descritas por Oparin-Haldane: em um sistema selado foram inseridos os gases que comporiam a atmosfera primitiva descrita acima, além de descargas elétricas, uma fonte de calor e água líquida. Nestas condições, foram produzidos uma série de biomonômeros, como os aminoácidos glicina e alanina, e outros compostos orgânicos, como uréia e ácido fórmico.

Embora estudos recentes indiquem que a composição da atmosfera primitiva não era exatamente como Oparin e Haldane propuseram, a importância dos resultados experimentais de Miller-Urey revolucionaram o nosso conceito a respeito da origem da vida, concretizando a ideia de uma origem química para todos os organismos vivos.


Outro grande passo para o surgimento das primeiras células vivas foi a polimerização destes pequenos blocos estruturais chamados biomonômeros. Como os bloquinhos de aminoácidos, monossacarídeos e nucleotídeos se estruturaram para formar respectivamente as cadeias de proteínas, os polissacarídeos ou a estrutura complexa do DNA e RNA? Infelizmente ainda não temos todas as respostas para estas perguntas e as hipóteses que vêm sendo desenvolvidas são difíceis de serem testadas.

Tipos de biomoléculas que compõem os seres vivos. Fonte


Uma pergunta importante ao se discutir a origem da vida é como estas biomoléculas agruparam-se de maneira a formar o que seria a primeira célula viva, capaz de carregar uma informação genética e se reproduzir. Essa também é uma questão que ainda desafia a ciência mas novamente, muitos pesquisadores buscam explorar novas ideias que expliquem o grande salto de um mundo essencialmente químico para um mundo biológico.


Genetic information flux. Font


Um dos primeiros passos deste grande salto é entender como uma molécula de ácido nucleico desempenhou o papel essencial de guardar uma informação capaz de ser transmitida para as gerações seguintes. Uma das hipóteses mais aceitas para a origem da informação genética é a do mundo do RNA, que sugere que o RNA surgiu antes da molécula de DNA. No entanto, em todos os organismos vivos atuais, o fluxo de informação genética inicia-se no DNA. Por que, então, as primeiras células ou proto-células teriam o RNA como a principal fonte de informação genética?


O DNA nas células atuais necessita de uma maquinaria complexa de proteínas para ser replicado. Estas proteínas, por sua vez, necessitam de uma molécula de DNA que carregue a informação para a sua posterior tradução. Assim, a dicotomia de quem surgiu primeiro, DNA ou proteína, torna esta questão praticamente insolúvel.

Hipótese do mundo do RNA: o RNA teria sido a primeira molécula

informacional dos seres vivos primitivos. Fonte

Por este motivo, muitos cientistas sugerem que o RNA foi a primeira molécula informacional a surgir, pois ele apresenta duas propriedades essenciais para a manutenção de uma célula primitiva: uma atividade de ribozima, que o torna capaz de catalisar a sua própria replicação, e uma atividade catalítica capaz de sintetizar algumas proteínas. Continuamos sem entender como mutações na molécula de RNA deram origem ao DNA, e como este último foi posteriormente selecionado como principal fonte de informação genética da célula.


Outro passo importante para a formação das primeiras células vivas é o surgimento da compartimentalização. Todas as células possuem uma membrana plasmática composta essencialmente de fosfolipídeos que garante a proteção do conteúdo citoplasmático. A compartimentalização delimita as moléculas no interior das membranas, facilitando suas interações químicas. Além disso, a permeabilidade seletiva da membrana plasmática torna a concentração química no interior celular diferente da concentração do meio, e essa característica é fundamental para os processos celulares.


Compartimentos lipídicos são facilmente formados de forma espontânea devido à sua natureza anfipática - basta derramar um pouco de óleo num copo com água e observar. Provavelmente na Terra primitiva, os compartimentos formados acabaram encapsulando biomoléculas e alguns constituintes que dariam origem às primeiras formas de metabolismo e funcionamento celular.  


Gostou? Então, aguarde as cenas dos próximos capítulos!


Para acessar a Parte I, clique aqui!

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