Hipóteses Metabólicas

Como vimos, Oparin e Haldane foram pioneiros nessa área. Eles acreditavam que a condição ambiental da Terra primitiva teria possibilitado a formação de coacervados, um aglomerado de moléculas proteicas circundadas por água, e que, da mesma forma que coacervados se formavam, outros sistemas, até mesmo mais elaborados, envoltos por membrana poderiam ter originado os primeiros seres vivos.

Os Experimentos de Miller

Na década de 1950, Stanley Miller desenvolveu um experimento para testar as ideias de Oparin e Haldane. Utilizando um aparelho, ele tentava imitar as condições que eram imaginadas para o ambiente da Terra primitiva. Assim, uma mistura de gases servia como “atmosfera”. Entre esses estavam a amônia (NH3), o metano (CH4), hidrogênio (H2) e vapor d ́água (H2O). Além disso, descargas elétricas eram utilizadas como equivalente de raios presentes durante tempestades. No aparelho também existia uma imitação dos mares e lagos, que era aquecida para simular a evaporação da água. Toda essa mistura acabava condensando, “chovendo” novamente para o “mar”. Miller deixou a simulação ocorrendo durante vários dias e, após isso, examinou a composição dos líquidos acumulados. Os resultados foram surpreendentes. Mesmo após poucos dias, várias tipos de moléculas complexas que não existam no início do experimento foram formadas. Entre elas, várias substâncias orgânicas, como aminoácidos, que são os constituintes básicos das proteínas. Atualmente, sabemos que a composição de nosso planeta era diferente da utilizada nos experimentos de Miller.

De qualquer forma, em seus trabalhos ficou claro que muitos dos compostos presentes nos seres vivos podem “evoluir” quimicamente a partir de moléculas muito simples. Isso reforçou a hipótese de que a vida se originou pela evolução química. Quase 60 anos depois, muitos outros trabalhos apresentaram resultados semelhantes, mesmo utilizando informações mais acuradas sobre as condições primitivas de nosso planeta. Além disso, moléculas complexas já foram detectadas em diversos locais fora de nosso planeta, como em meteoros. Tudo isso mostra que, apesar de o surgimento da vida provavelmente ser um evento raro, os componentes necessários para isso são facilmente produzidos em condições ambientais adequadas. E perceba, apesar de raro, em tese, esse evento só precisou ocorrer uma vez!

Como Eram os Primeiros Seres Vivos?

Ok, entendemos que a vida provavelmente se originou por evolução química. Também podemos imaginar que esses primeiros seres eram envoltos por algum tipo de membrana, que conseguiam se reproduzir, e que apresentavam alguma forma de metabolismo. Existem duas hipóteses sobre a natureza do metabolismo dos primeiros seres vivos: a autotrófica e a heterotrófica. A hipótese autotrófica afirma que os primeiros organismos fabricavam seus próprios compostos orgânicos, como a glicose, através da quimiossíntese (processo que utiliza substâncias inorgânicas para produção de energia).

Já para a hipótese heterotrófica, os primeiros organismos eram heterotróficos, que precisam conseguir suas fontes energéticas a partir de matéria orgânica presente no ambiente. Nas condições da terra primitiva, como vimos, muita matéria orgânica pode ter sido formada, resultando em fontes abundantes de energia para esses organismos. Em um ambiente pobre em oxigênio, uma das vias metabólicas mais simples para a obtenção de energia é a fermentação. Com o passar do tempo, a quantidade de matéria orgânica provavelmente diminuiu, limitando a quantidade de alimento para esses organismos. O CO2, produto da fermentação, teria se acumulado na atmosfera. Em um cenário como esse, com disponibilidade de CO2 e pouca matéria orgânica, organismos com a capacidade de utilizar a luz solar para produzir seu alimento, utilizando o CO2, teriam sido beneficiados (eles faziam fotossíntese!). Então, alguns organismos começaram a fazer fotossíntese e um dos produtos da fotossíntese é o oxigênio, que começou a se acumular na atmosfera. Alguns organismos conseguiram utilizar o oxigênio em um processo mais eficiente do que a fermentação para a obtenção de energia, chamado de respiração aeróbia. Perceba que, dentro da hipótese heterotrófica, podemos resumir o surgimento dos processos metabólicos na seguinte ordem: Fermentação – Fotossíntese – Respiração aeróbia.