Evolução pré-biótica: onde aconteceu e o que é necessário

O termo evolução prebiótica refere-se à série de cenários hipotéticos que procuram explicar a origem da vida com base na matéria não viva em um ambiente sob condições primitivas.

Foi sugerido que as condições da atmosfera primitiva eram fortemente redutoras, favorecendo a formação de moléculas orgânicas, como aminoácidos e peptídeos, que são os blocos estruturais das proteínas; e as purinas e pirimidinas, que formam os ácidos nucleicos – DNA e RNA .

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Fonte: pixabay.com

Condições primitivas

Imagine como as primeiras formas de vida na Terra surgiram pode ser uma pergunta desafiadora – e até quase impossível – se não nos colocarmos no ambiente primitivo certo.

Assim, a chave para entender a vida a partir de moléculas abióticas suspensas no famoso ” caldo primitivo ” é a atmosfera no referido ambiente remoto.

Embora não haja total concordância quanto à composição química da atmosfera, uma vez que não há como confirmá-la completamente, as hipóteses variam de composições redutoras (CH 4 + N 2 , NH 3 + H 2 O ou CO 2 + H 2 + N 2 ) para ambientes mais neutros (com apenas o CO 2 + N 2 + H 2 O).

É geralmente aceito que a atmosfera carecia de oxigênio (esse elemento aumentou sua concentração significativamente com a chegada da vida). Para a síntese eficiente de aminoácidos, purinas, pirimidinas e açúcares, é necessária a presença de um ambiente redutor.

No caso de a atmosfera atual não ter essas condições químicas pré-bióticas, os compostos orgânicos deveriam ter chegado de partículas de poeira ou outros corpos espaciais, como meteoritos.

Onde ocorreu a evolução prebiótica?

Existem várias hipóteses sobre o espaço físico na Terra que permitiram o desenvolvimento das primeiras biomoléculas e replicadores.

Uma teoria que ganhou um número significativo de seguidores na formação inicial de biomoléculas nas fontes hidrotérmicas do oceano. No entanto, outros autores acham improvável e desacreditam essas regiões como agentes importantes na síntese prebiótica.

A teoria propõe que a síntese química ocorreu através da passagem da água em um gradiente de 350 ° C a 2 ° C.

O problema com essa hipótese surge porque os compostos orgânicos se decompõem a altas temperaturas (350 ° C) em vez de serem sintetizados, o que sugere ambientes menos extremos. Portanto, a hipótese perdeu apoio.

O que é necessário para a evolução prebiótica?

Para realizar um estudo relacionado à evolução prebiótica, é necessário responder a uma série de perguntas que nos permitem entender o surgimento da vida.

Devemos questionar que tipo de processo catalítico favoreceu a origem da vida e onde a energia que favoreceu as primeiras reações foi tomada. Ao responder a essas perguntas, podemos ir mais longe e nos perguntar se as primeiras moléculas a aparecer foram membranas, replicadores ou metabólitos.

A seguir, responderemos a cada uma dessas perguntas para entender a possível origem da vida em um ambiente prebiótico.

Catalisadores

A vida, como a conhecemos hoje, requer uma série de “condições moderadas” para se desenvolver. Sabemos que a maioria dos seres orgânicos existe onde temperatura, umidade e pH são fisiologicamente aceitáveis ​​- com exceção dos organismos extremofílicos , que, como o nome indica, vivem em ambientes extremos.

Uma das características mais relevantes dos sistemas vivos é a onipresença dos catalisadores. As reações químicas dos seres vivos são catalisadas por enzimas: moléculas complexas de natureza proteica que aumentam a velocidade das reações em várias ordens de magnitude.

Os primeiros seres vivos devem ter um sistema análogo, provavelmente de ribozimas. Na literatura, existe a questão em aberto sobre se a evolução prebiótica poderia ocorrer sem catálise.

De acordo com as evidências, na ausência de um catalisador, a evolução biológica teria sido muito improvável – já que as reações levariam intervalos monumentais para ocorrer. Portanto, sua existência é postulada durante os estágios iniciais da vida.

Energia

A energia para a síntese prebiótica teve que aparecer de algum lugar. Propõe-se que certas moléculas inorgânicas, como polifosfatos e tioésteres, possam desempenhar um papel importante na produção de energia para reações – em tempos anteriores à existência da famosa “moeda” energética das células: ATP .

Energeticamente, a replicação das moléculas que transportam informações genéticas é um evento muito caro. Para uma média de bactérias, tais como E. coli, um evento único a replicação requer 1,7 * outubro de Outubro de moléculas de ATP.

Graças à existência desse número extraordinariamente alto, a presença de uma fonte de energia é uma condição inquestionável para a criação de um cenário provável em que a vida se originou.

Da mesma forma, a existência de reações “redox” poderia contribuir para a síntese abiótica. Com o tempo, esse sistema pode se tornar um elemento importante do transporte de elétrons na célula, ligado à produção de energia.

Qual dos componentes celulares se originou primeiro?

Em uma célula, existem três componentes básicos: uma membrana, que delimita o espaço celular e o converte em uma unidade discreta; os replicadores, que armazenam informações; e as reações metabólicas, que ocorrem dentro deste sistema. A integração funcional desses três componentes dá origem a uma célula.

Portanto, à luz da evolução, é interessante levantar a questão de qual dos três surgiu primeiro.

A síntese da membrana parece ser simples, pois os lipídios formam espontaneamente estruturas vesiculares com capacidade de crescer e se dividir. A vesícula permite o armazenamento de replicadores e mantém os metabólitos concentrados.

No entanto, o debate se concentra na liderança da replicação contra o metabolismo. Aqueles que dão mais peso à replicação argumentam que as ribozimas (RNA com poder catalítico) poderiam se replicar e, graças ao aparecimento de mutações, um novo sistema metabólico poderia surgir.

A visão oposta destaca a importância da geração de moléculas simples – como ácidos orgânicos presentes no ciclo do ácido tricarboxílico – para a combustão sob fontes de calor moderadas. Sob essa perspectiva, os primeiros passos da evolução prebiótica envolviam esses metabólitos.

Referências

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