PNAS DOI: 10.1073/PNAS.2412514122
MADRID 23 jul. (EUROPA PRESS) -
Cientistas de Harvard se aproximaram de uma resposta para a origem da vida ao criar sistemas químicos artificiais semelhantes a células que simulam o metabolismo, a reprodução e a evolução.
Os resultados foram publicados recentemente no PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).
"Esta é a primeira vez, que eu saiba, que alguém conseguiu algo semelhante: gerar uma estrutura com as propriedades da vida a partir de algo completamente homogêneo no nível químico e sem nenhuma semelhança com a vida natural", disse Juan Pérez-Mercader, pesquisador principal do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias e da Iniciativa Origens da Vida, principal autor do estudo. "Estou muito animado com isso.
De acordo com Dimitar Sasselov, diretor da Iniciativa Origens da Vida, o artigo é um grande avanço na demonstração de como um sistema simples e autocriador pode ser construído a partir de moléculas não bioquímicas.
"Ao imitar os principais aspectos da vida, ele nos permite entender melhor as origens e a evolução inicial das células vivas", disse Sasselov, que não participou do novo estudo.
A mais antiga evidência conhecida de vida são pequenos fósseis de micróbios antigos com cerca de 3,8 bilhões de anos. No entanto, sua descoberta não resolveu o mistério de como ou quando a vida começou. Quais moléculas biológicas simples deram origem a células complexas? Houve uma única origem ou vários eventos? A vida começou na Terra ou em outro planeta?
Essas perguntas intrigam os biólogos há séculos. Charles Darwin especulou que a vida começou em um "pequeno lago quente" e depois se diversificou em várias formas.
Na década de 1950, Stanley Miller e o ganhador do Prêmio Nobel Harold Urey realizaram experimentos na Universidade de Chicago nos quais simularam as condições da Terra primitiva (uma atmosfera de metano, amônia, hidrogênio e água com arcos elétricos) e produziram aminoácidos, as moléculas orgânicas que formam os blocos de construção das proteínas.
Quem falou nesse debate foi Pérez-Mercader, um cientista espanhol que se descreve como um "jovem de 77 anos". Formado como físico teórico, ele passou o início de sua carreira investigando as teorias da grande unificação, supersimetria, supergravidade e supercordas.
Na década de 1990, dedicou-se à astrobiologia e fundou o Centro de Astrobiología em Madri, em colaboração com a NASA, e testemunhou a participação da Espanha no Mars Science Laboratory da NASA - o rover Curiosity.
EQUAÇÕES PARA A FÍSICA E A QUÍMICA DA BIOLOGIA
Em 2010, ele chegou a Harvard com outra grande tarefa. "Estou tentando entender por que a vida existe aqui", disse ele. Todas as formas de vida compartilham alguns atributos básicos: processam informações químicas, metabolizam algum tipo de energia (como o consumo de alimentos ou a fotossíntese) para se manter e construir partes do corpo, se reproduzem e evoluem em resposta ao ambiente.
Pérez-Mercader elaborou equações matemáticas para a física e a química básicas da biologia e usou suas soluções como guia para sintetizar a vida artificial em um tubo de ensaio.
Durante anos, esses esforços permaneceram como meras explorações teóricas sem demonstração experimental. Em seguida, houve um avanço no laboratório com o advento da automontagem induzida por polimerização, um processo no qual nanopartículas desordenadas são projetadas para emergir espontaneamente, se auto-organizar e se montar em objetos estruturados em escalas de milionésimos ou bilionésimos de metro.
Por fim, essas ferramentas permitiram que Pérez-Mercader e seus colegas dessem vida às suas teorias, literalmente, informa a Universidade de Harvard.
No novo estudo, a equipe procurou demonstrar como a vida poderia "surgir" de materiais semelhantes aos disponíveis no meio interestelar (as nuvens de gases e partículas sólidas resultantes da evolução das estrelas em uma galáxia), além da energia luminosa das estrelas. Um tubo de ensaio serviu como a versão laboratorial do "pequeno lago quente" de Darwin.
A equipe misturou quatro moléculas não bioquímicas (mas baseadas em carbono) com água dentro de frascos de vidro cercados por lâmpadas de LED verdes, semelhantes a luzes de Natal. Quando as luzes foram acesas, a mistura reagiu e formou anfifílicos, ou seja, moléculas com partes hidrofóbicas (que rejeitam a água) e hidrofílicas (que gostam de água).
As moléculas se automontaram em estruturas esféricas chamadas micelas. Essas estruturas aprisionaram o líquido em seu interior, onde ele desenvolveu uma composição química diferente e se transformou em "vesículas" semelhantes a células, ou sacos cheios de líquido.
Por fim, as vesículas expeliram mais anfifílicos, semelhantes a esporos, ou simplesmente se abriram, e os componentes soltos formaram novas gerações de estruturas mais semelhantes a células. No entanto, o número crescente de esporos expelidos diferia ligeiramente um do outro, e alguns tinham maior probabilidade de sobreviver e se reproduzir, modelando assim o que os pesquisadores chamaram de "um mecanismo de variação hereditária frouxa", a base da evolução darwiniana.
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