Notas biopoéticas 31

Mais cacos “das moléculas ao homem”.

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A Origem da Vida por Ciclos de Umidade e Secura (Wet-Dry)

A "origem da vida úmido-seca" refere-se a uma importante hipótese científica de que a vida na Terra começou em ambientes que passavam por ciclos repetidos de inundação e evaporação, como fontes termais de água doce ou poças em terra firme. Acredita-se que esses ciclos tenham impulsionado as reações químicas necessárias para formar moléculas orgânicas complexas (como os blocos construtores do RNA e das proteínas) a partir de ingredientes simples.

Conceitos-Chave da Hipótese

• Formação de Polímeros: Em um ambiente aquoso diluído, como o oceano aberto, as reações químicas necessárias para unir pequenas moléculas orgânicas (monômeros) em cadeias maiores (polímeros como o DNA ou proteínas) são ineficientes. Os ciclos de umidade e secura concentravam essas moléculas à medida que a água evaporava, permitindo que as reações de condensação ocorressem.

• Localização: Esta teoria desafia a ideia tradicional de que a vida começou no fundo do mar, propondo, em vez disso, uma origem terrestre em poças de água doce ou campos geotérmicos. Áreas vulcânicas na Terra primitiva teriam fornecido o calor e os minerais necessários.

• Mecanismo: O processo envolvido é simples:

1. Fase Úmida: A chuva ou o orvalho dissolvem e misturam compostos orgânicos vindos da atmosfera ou de meteoritos.

2. Fase Seca: A evaporação concentra os materiais em uma película sobre superfícies minerais, facilitando as ligações químicas para formar polímeros.

3. Ciclo: Ciclos repetidos (potencialmente impulsionados por mudanças diárias de temperatura e umidade) permitiram que os polímeros crescessem em comprimento e complexidade, possibilitando eventualmente a auto-organização em protocélulas e o desenvolvimento de propriedades catalíticas.

Evidência Científica e Relevância

Experimentos laboratoriais demonstraram com sucesso que os ciclos de umidade e secura podem produzir biopolímeros essenciais, como polipeptídeos (precursores de proteínas) e polinucleotídeos (precursores de RNA), sem o auxílio de enzimas.

Essa pesquisa apoia a ideia de que condições semelhantes podem ter existido em Marte no passado, onde evidências de rachaduras de lama antigas sugerem um clima de ciclos úmidos e secos, tornando este modelo um fator crucial na busca por vida em outros planetas.

Extra 

1. O Problema da Termodinâmica em Solução Aquosa

Na biologia sintética, o maior desafio para formar polímeros (RNA/Proteínas) em oceanos é a hidrólise. Em um ambiente puramente aquoso, a água tende a quebrar as ligações peptídicas ou fosfodiéster em vez de formá-las.

• A Solução do Ciclo: A fase seca remove moléculas de água, deslocando o equilíbrio químico em direção à condensação (síntese por desidratação). Sem essa remoção física de água, a formação de longas cadeias de informação seria termodinamicamente desfavorável.

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2. Auto-organização de Lipídios e Encapsulamento

A hipótese wet-dry explica como as primeiras membranas se formaram.

• Durante a secagem, os lipídios são forçados a se achatar em camadas multicamadas.

• Na reidratação, essas camadas se fecham novamente, mas agora aprisionando polímeros (como o RNA recém-formado) dentro de vesículas, criando as protocélulas.

3. Síntese de Precursores (Experimentos de Laboratório)

Pesquisadores como David Deamer e Bruce Damer demonstraram que, em condições que simulam fontes termais (água doce, 80°C a 90°C e ciclos de evaporação), é possível gerar polímeros de RNA de até 100 nucleotídeos de comprimento sem enzimas. Isso é fundamental, pois resolve o problema do "ovo e da galinha": você precisa de polímeros para ter metabolismo, mas precisa de metabolismo para criar polímeros. O ciclo geológico faz o papel do metabolismo inicial.

4. Implicações para a busca de vida em Marte

A missão do rover Curiosity encontrou padrões hexagonais em sedimentos antigos na Cratera Gale. Esses padrões são "rachaduras de lama" características de ciclos sazonais de umidade e secura.

• Significado: Marte pode ter sido um laboratório químico mais eficiente para o surgimento da vida do que a própria Terra primitiva, caso a Terra fosse um "mundo de oceanos" sem massa de terra suficiente para esses ciclos no início.