Sunday June 02, 2013
Anonymous: Que descobertas recentes reforçam a ideia de que os primeiros organismos poderiam ter sido autotótrofos embora nao fotossintetizantes ?
A questão da autotrofia e heterotrofia na origem da vida deslocou-se um pouco do centro das pesquisa e deu lugar a dois cenários ou classes de modelos principais que são melhor descritos como ‘metabolismo primeiro’ e ‘replicadores primeiro’. Estas duas classes de modelos guardam certas semelhanças e, portanto, sobrepõem-se com algumas das questões que estava na base das disputa entre autotrofia vs heterotrofia.
O cenário de ‘replicadores primeiro’ pressupõem uma cenário pré-biótico mais complexo em que moléculas orgânicas mais complicadas devem ter surgido primeiro por meio de uma série de processos naturais, inclusive pelo bombardeamento por cometas e meteoros no começo da formação de nosso planeta. A partir destes compostos, como aminoácidos e principalmente análogos e precursores de ácidos nucleicos teria se iniciado a formação de polímeros, provavelmente assistida por minerais como certos tipos de argilas (como a montmorilonita), que, eventualmente, teriam sido capturados por sistemas de vesículas automontadas e, eventualmente, evoluído em protocélulas. Estas protocélulas, provavelmente, dependeriam (isto é, alimentariam-se) das moléculas mais complexas a sua volta, o que alinharia este cenário com os modelos de origem heterótrofa da vida.
Enquanto isso, no cenário ‘metabolismo primeiro’ não há necessariamente a demanda de ambiente pré-biótico com moléculas tão complexas, como Robert Shapiro chama a atenção, sendo este um dos seus principais atrativos, mas os cientistas, por outro lado, postulam a existência de sistemas geoquímica e geofisicamente mais estruturados (muito semelhantes a certos sistemas geotermais modernos, fumarolas e hidrotermas batiais), que poderiam ajudar a catalizar reações (talvez por meio da formação de complexos entre certas moléculas orgânicas simples e metais de transição), concentrar produtos e compartimentalizar os sistemas de reações químicas autossustentadas emergentes. Nestes cenário, primeiro, teria surgido uma espécie de ‘protometabolismo’ (como por exemplo o do ciclo redutivo do ácido tricarboxílico (rTCA) que é postulado por alguns pesquisadores como um núcleo metabólico universal, presentes em todas as células vivas, e, assim, possivelmente primordial) por meio de reações autossustentadas envolvendo os compostos emitidos pelos sistemas geotermais - que formariam gradientes termoquímicos e redox - e que poderiam ser catalizados por superfícies minerais, e, cujos produtos destas reações, poderiam, então, ser concentrados e selecionados em relação ao seu tamanho e complexidade pelas características geométricas e físico-químicas das superfícies e sistemas porosos destas fontes hidrotermais, e acabariam tomando parte nas reações, fechando e amplificando estes ciclos de reação. Esta situação seria, parcialmente, análoga ao dos modelos de origem autotrófica.
Embora, em um certo sentido, estes dois cenários possam até ser complementares, a maioria dos cientistas desta área tendem a abraçar a perspectiva dos replicadores primeiros em que com o surgimento de sistemas de polímeros autorreplicantes bem simples, poderia, já muito no inicio deste processo, ter permitido modos de evolução pré-bióticas por seleção natural das eventuais variantes herdáveis representadas por diferentes sequências destes polímeros que poderiam variar em função da imperfeição dos sistemas de polimerização. Veja por exemplo, as pesquisas de Jack Szostak (exploringlifeorigins) e os vários artigos sobre o ‘Mundo do RNA’ e os estudos com sistemas de polímeros ainda mais simples como o PNA, TNA etc. Porém, nas últimas décadas vários avanços teóricos e certo apoio experimental tem sido obtido pelos cientistas que investigam o cenário ‘metabolismo primeiro’.
O mais interessante desta classe de modelos é que parte de suas características foram preditas (ou melhor dizendo, ‘retroditas’) a partir da análise de como o metabolismo moderno ocorre. O maior exemplo disso é o modelo do ‘Mundo do Ferro-Enxofre’ proposto por Gunther Wächtershäuser e sua hipótese dos ‘metabolizadores de superfície’. Na lista de literatura recomendada estão listados vários dos artigos com as evidências experimentais que ajudam a dar suporte a alguns aspectos deste cenário. Para mais detalhes recomendo que você leia estas outras duas respostas, aqui e aqui.
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Literatura Recomendada:
Damineli, Augusto, & Damineli, Daniel Santa Cruz. (2007). Origens da vida. Estudos Avançados, 21(59), 263-284.
Zaia, Dimas A. M., & Zaia, Cássia Thaïs B. V. (2008). Algumas controvérsias sobre a origem da vida. Química Nova, 31(6), 1599-1602.
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Créditos das Figuras:
American Scientist, courtesy of Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego.
Grande abraço,
Rodrigo