Poderia a vida evoluir a partir de um código químico diferente?

Vida primordial na Terra. Crédito: Peter Sawyer / Smithsonian Institution

Toda a vida na Terra se baseia em um conjunto padrão de 20 moléculas, chamadas de aminoácidos, blocos básicos na construção da vida, moléculas responsáveis pela construção das proteínas que realizam as ações essenciais da vida. Mas, isto tem que ser assim?

Todas as criaturas vivas neste planeta usam os mesmos 20 aminoácidos, embora encontremos centenas destes disponíveis na Natureza. Assim, os cientistas têm questionado se a vida poderia ter surgido com base em um conjunto diferente de aminoácidos.

Molécula de DNA, © Oxford University Crédito: net_efekt

Além disso, poderia haver vida em outros lugares, usando um conjunto alternativo de blocos de construção?

Stephen J. Freeland Instituto de Astrobiologia da NASA na Universidade do Havaí esclareceu:

A vida tem utilizado um conjunto padrão de 20 aminoácidos para construir proteínas há mais de 3 bilhões de anos. Está cada vez mais claro para nós que muitos outros aminoácidos foram candidatos em potencial. Embora existam especulações e mesmo suposições sobre o que criou a vida, o avanço nesta área da ciência tem sido pequeno em termos de hipóteses testáveis.

Agora, Freeland e seu colega na Universidade do Havaí, Gayle Philip K., desenvolveram um teste para tentar ver se os 20 aminoácidos da vida na Terra foram escolhidos de forma aleatória ou se eles eram os únicos possíveis que poderiam ter feito originado a vida.

Os aminoácidos são moléculas compostas principalmente de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Os aminoácidos se reunem em padrões específicos e formas concretas formando maiores denominadas proteínas as quais são responsáveis pela execução de funções biológicas.

Freeland declarou na Astrobiology Magazine:

Tecnicamente, há uma ilimitada variedade de aminoácidos. Há muitos mais aminoácidos do que os 20 que estavam disponíveis quando a vida se originou na Terra.

Testando as possibilidades

Os pesquisadores definiram um conjunto provável de aminoácidos candidatos dos quais a vida na Terra selecionou 20 tipos. Os cientistas começaram analisando os aminoácidos que foram descobertos no meteorito Murchison, uma rocha espacial que caiu em Murchison, Victoria, Austrália, em setembro de 1969.

Os cientistas estimam que esta rocha é tão antiga que sua origem remonta à data do início do Sistema Solar, ou seja, o meteorito apresenta uma amostra dos compostos no Sistema Solar e na Terra antes da vida começar por aqui.

Em seguida, os cientistas usaram computadores para calcular as propriedades fundamentais dos 20 aminoácidos utilizados pelos organismos vivos, tais como carga, tamanho e hidrofilia (o grau em que as moléculas são atraídas para a água). Freeland ressaltou:

Sabemos que essas três características são importantes para a maneira pela qual as proteínas são construídas.

Freeland e Philip olharam para se estas propriedades poderiam ter sido alcançadas com a mesma cobertura e eficiência com outras combinações de 20 aminoácidos. Os pesquisadores descobriram que a vida, aparentemente, não escolheu os 20 blocos específicos da vida ao acaso. Freeland sugeriu que:

Achamos improvável a escolha aleatória de apenas um conjunto de (20) aminoácidos para o desenvolvimento da vida.

Astrônomos detectaram cianeto de hidrogênio e metanimina, dois compostos de carbono, nitrogênio e hidrogênio que podem se combinar com a água para criar o aminoácido glicina, na galáxia Arp 220. Arp 220 é uma galáxia incomum, produto da fusão de duas galáxias espirais do tamanho da Via Láctea. Crédito: NASA, ESA, e C. Wilson (Universidade McMaster, Hamilton, Ontário, Canadá

Seleção Natural?

De fato, os pesquisadores acreditam que a vida na Terra no início provavelmente usou uma versão da seleção natural para escolher estes aminoácidos. É possível que tenham sido utilizadas primordialmente algumas outras combinações de aminoácidos, mas nenhuma outra mostrou-se eficaz, ou seja, nenhuma outra combinação acabou por produzir uma prole tão bem sucedida quanto a obtida pelo conjunto dos 20 aminoácidos que compõem a vida como a conhecemos.

Freeland afirmou:

Aqui nós temos uma prova verdadeira que mostra que a vida ‘sabia exatamente o que estava fazendo‘. Isso é consistente com a idéia de que a seleção natural estava em andamento.

"Abordar a questão de por que a natureza escolheu os 20 aminoácidos é experimentalmente difícil”, disse Aaron Burton, membro do Programa de Pós-Doutorado NASA trabalha como astroquímico do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Burton, que não esteve envolvido diretamente neste estudo, disse:

Apesar de uma série de experimentos mostraram que aminoácidos não-naturais podem ser incorporado no alfabeto genético de organismos não é tecnicamente possível simular experimentalmente períodos de tempo longos o suficiente para realmente comparar a evolução de alfabetos de aminoácidos alternativos. Como resultado, estudos como os apresentados por Philip e Freeland oferecem perspectivas interessantes e mostram um quadro para a formulação de hipóteses que podem realmente ser testadas em laboratório.

Aminoácidos em meteoritos?

Agora, a corrida da busca pela origem da vida está focada em aminoácidos encontrados diretamente no resto do sistema solar. Algumas evidências de sua abundância têm sido encontradas em meteoritos que caíram na Terra, bem como as amostras coletadas em missões como a sonda Stardust, da NASA, que coletou partículas do coma do cometa Wild 2 em 2004.

Freeland ressaltou que:

Parece que os aminoácidos são encontrados por toda a galáxia. Aparentemente, os blocos de construção que criam a vida são óbvios. O que temos encontrado aponta para certo nível de previsibilidade sobre como as coisas aconteceram.

A questão da caixa de ferramentas de aminoácidos como instrumentos para a vida é interessante não só para tentar rastrear a origem da vida na Terra, mas me pergunto se existe vida em outros planetas, e em caso afirmativo, qual a forma a vida toma. Os cientistas se sentem especialmente curiosos sobre como um conjunto diferente de aminoácidos pode ter dado origem a vida com diferentes características. Freeland disse:

Esta é a pergunta mais importante de tudo. Estamos tentando encontrar uma maneira de perguntar, se você alterar o conjunto de aminoácidos com a qual estamos construindo, o que é o efeito sobre as proteínas que podem ser criados? O interessante é que ninguém sabe a resposta ainda.

Freeland e Philip e relataram suas descobertas em artigo publicado na edição 19 da revista Astrobiology.