O universo biofílico

É muito comum, em ficção científica, que se ressalte a possibilidade da existência de vida baseada em outros tipos de elementos que não os tradicionais carbono, oxigênio, nitrogênio. Seria possível a vida baseada em silício, por exemplo?

Muito embora o reino da ciência seja o das reticências constantes e não o dos pontos finais, faz sentido que – ao menos neste momento da história – procuremos sinais de vida (biomarcadores) de acordo com aquilo que deveras já conhecemos. Deste modo, não é meu objetivo aqui entrar em meandros filosóficos sobre a natureza da vida, o que é a vida, ou questões do gênero. Em Astrobiologia, no presente momento, estamos procurando o que já conhecemos.

Enquanto leis físicas como a lei da gravidade se pretendem universais, não temos, no que tange à Biologia, equivalentes universais. Não temos a menor ideia de como é a vida, caso exista, fora da Terra. Todavia, podemos (e é tudo o que nos resta, no momento) aplicar a indução para investigar a possibilidade de vida em contextos alienígenas.

Tanto a NASA quanto a ESA têm mantido a estratégia de seguir indícios de água em ambientes extraterrenos, estabelecendo este requisito como prioritário na busca por vida num contexto cósmico. Faz sentido, portanto, buscar por sinais de atividade biológica em luas de Júpiter e Saturno que apresentam indícios distintivos de água, assim como em Marte. Uma estimativa fascinante feita por Adam Showman, do Laboratório Lunar e Planetário, aponta para até 15 corpos do sistema solar que podem ter água líquida debaixo de gelo e rocha. Ainda que inicialmente possa parecer improvável a existência de água em forma líquida em corpos tão distantes do Sol, isso pode se dar graças a uma combinação de pressão, desintegração radioativa nas rochas e outros processos físicos. Doses de sais dissolvidos podem ajudar a manter a água em estado líquido em temperaturas abaixo do congelamento. Vale salientar que a crosta de gelo termina formando uma camada isolante perfeita que oferece proteção contra raios cósmicos, tornando a condição de vida ainda mais promissora.

Além da água, moléculas orgânicas foram abundantemente detectadas no espaço como, por exemplo, ácido fórmico, ácido acético, metanol e etanol. De acordo com o sitewww.astrochemistry.net, mais de 143 tipos de moléculas já foram efetivamente detectadas no espaço, sendo que mais da metade são orgânicas (contém átomos de carbono e hidrogênio), e mais de um terço possui, também, átomos de oxigênio (como o ácido acético, por exemplo) e nitrogênio (como a acetonitila, por exemplo). As moléculas orgânicas recebem este nome por serem essenciais para a origem e sustentação da vida conforme a conhecemos. Dada a abundância de tais moléculas, podemos dizer que o Universo em que habitamos tem natureza biofílica, ou seja, favorável à existência de vida.

N-Heterocíclicos

Dentre os compostos encontrados no espaço, um tipo específico nos interessa no presente texto: os chamados N-heterocíclicos.

N-heterocíclicos são moléculas azotadas orgânicas importantes na biologia terrestre (nucleobases em material genético). Há dois grupos de nucleobases, de acordo com sua estrutura molecular:

  1. Derivados de purina – adenina, guanina, xantina e hipoxantina.
  2. Derivados de pirimidina – citosina, timina e uracila.

No DNA, duas bases de purina se ligam a duas bases de pirimidina, através de pontes de hidrogênio. A adenina se liga à timina, e a guanina se liga à citosina. No RNA, a base que complementa a adenina é a uracila. As purinas não compõem apenas o DNA e o RNA, mas também são componentes fundamentais em diversas outras moléculas orgânicas: ATP, NADH, Coenzima A etc.

Uma das hipóteses para a existência de nucleobases em nosso planeta sugere que tais substâncias tenham sido sintetizadas a partir de compostos orgânicos mais simples, provenientes do meio interestelar a partir de meteoritos e asteróides. Tal hipótese se sustenta a partir da observação de grande quantidade de moléculas orgânicas em cometas e no meio interestelar. Ainda que pareça teoricamente improvável que nucleobases se formem e subsistam no espaço interestelar – principalmente por conta da radiação ultravioleta – é fato que nucleobases foram detectadas em meteoritos carbonáceos.

Antes, cabe um aparte: muito embora falemos em espaço interestelar, ao contrário do que muitos pensam este meio não é completamente vazio. Em verdade, contém gás e poeira na forma de nuvens. É sabido que o “vácuo” (as aspas, aqui, são propositais para ressaltar o fato de que não se trata de um vazio ideal) interestelar possui aproximadamente um átomo de hidrogênio por centímetro cúbico, e até 100 grãos de poeira por centímetro cúbico. Esta poeira cósmica é composta principalmente por grafite, silicatos e água em forma congelada, tudo isso em partículas de tamanhos diversos, mas quase sempre inferiores a 1 micrometro. Extrapolando os resultados laboratoriais para ambientes astronomicamente relevantes, conclui-se que os N-heterocíclicos em fase gasosa seriam destruídos (no meio difuso interestelar) em até 10 anos. Numa distância de até 1 UA do Sol, os N-heterocíclicos não sobrevivem mais do que algumas horas. Apenas nuvens densas permitiriam, em tese, a sobrevivência de tais substâncias. A piridina e a pirimidina  poderiam sobreviver na vida média de uma tal nuvem. Nas regiões dos envelopes circunstelares, a poeira atenua o fluxo de radiação ultravioleta. Deste modo, tais envelopes podem constituir um ambiente apropriado para a detecção de N-heterocíclicos.

N-heterocíclicos no contexto extraterrestre

Os ambientes mais promissores para a busca por N-heterocíclicos extraterrestres seriam alvos com uma alta incidência de HCN (cianeto de hidrogênio) e C2H2 (acetileno)  como, por exemplo, a estrela IRC+10216. Esta estrela é milhares de vezes maior do que o nosso Sol, e está a aproximadamente 500 anos-luz de distância de nós. Ela é cercada por uma densa camada de poeira onde apenas a radiação infravermelha pode penetrar. Desde 2001 que os cientistas atentam para o fato de que a estrela IRC+10216 parece estar “fabricando” água (tal verificação foi feita através do telescópio Herschel, da ESA).

É sabido que IRC+10216 está morrendo, sendo quase uma anã branca. Trata-se de uma estrela de carbono circundada por densa nuvem de elementos que ela mesma está a liberar no espaço. O que chama especial atenção em IRC+10216 é que ela também é cercada por vapor d’água. Inicialmente, cogitou-se que este vapor d’água seria originário de uma densa população de cometas, mas esta hipótese foi descartada, e hoje sabemos que esta água é originária da própria estrela.

irc10216-merah

Como sabemos, a água e o carbono são dois dos elementos mais abundantes em nosso planeta. Estrelas sintetizam estes elementos em abundância quando chegam ao final de sua vida. Quando envelhecidas, transformam-se em gigantes vermelhas e liberam suas atmosferas – exatamente o que ocorre com IRC+10216. No interior desta estrela, processam-se reações de fusão nuclear que convertem hélio em carbono. Uma significativa parte deste carbono é ejetada para o espaço através do vento estelar.

E aqui está a singularidade que torna IRC+10216 tão interessante: com tanto carbono na atmosfera, todo o oxigênio em tese deveria estar associado ao carbono, formando monóxido de carbono, inviabilizando a existência de água. Antes dos estudos em torno da estrela IRC+10216, achava-se que monóxido de carbono e água não poderiam coexistir em atmosferas estelares. As novas descobertas contradisseram isso. A longitude de onda emitida por IRC+10216 deixa claro que há, em sua atmosfera, vapor d’água em abundância. Esta água não deriva da vaporização de corpos vizinhos, ela é fabricada em regiões muito próximas à estrela, onde cometas não poderiam existir.

N-heterocíclicos em meteoritos

N-heterocíclicos têm sido amplamente procurados em meteoritos. Purinas foram encontradas nos condritos carbonáceos “Murchison”, “Murray” e “Orgueil” (Hayatsu, 1964; Folsome et al., 1971, 1973; Hayatsu et al., 1975; van der Velden e Schwartz, 1977). Por outro lado, no que concerne à pirimidina, apenas uracila foi encontrada em água e ácido fórmico extraídos dos mesmos três meteoritos (Stoks e Schwartz, 1979, 1981).

Condritos carbonáceos constituem uma muito pequena percentagem dos meteoritos conhecidos. Sua nomenclatura decorre do fato de possuírem côndrulos[1] e uma quantidade significativa de compostos orgânicos (em muitos casos, mais de 5% da massa total do meteorito). O meteorito de Orgueil, onde foram encontradas purinas, caiu no sul da França em 14 de maio de 1864, quebrando-se em peças que se espalharam por uma área de 3 km2, perto da aldeia de Orgueil. Em torno de 12 kg de amostras foram recolhidas. Ao longo do século XX, estudos bastante impressionantes chegaram a relatar estruturas tipicamente biológicas, complexas formas que em nada pareciam inorgânicas. Muitos destes estudos são tidos como falaciosos: seriam exageros decorrentes de empolgação, fraude pura ou mesmo possíveis contaminações do material.

O ano de 1969 nos concedeu mais um condrito carbonáceo para estudo, caído na Austrália, mais precisamente em Murchison, no dia 28 de setembro de 1969. A queda deste meteorito específico foi presenciada por muitos, e a explosão foi descrita como similar ao barulho de um trovão, por mais de um minuto. O odor no local da queda era descrito como sendo de piridina ou de metanol – forte indício da presença, portanto, de matéria orgânica. Recolheu-se algo em torno de 82 kg de meteorito. Como se tratava de um meteorito recém-encontrado, a possibilidade de contaminação do material era muito pequena, o que permitiria um estudo mais fidedigno e seguro. O Laboratório de Evolução Química de Maryland, nos EUA, precursor nos estudos astrobiológicos, teve acesso a uma amostra do meteorito de Murchison. A análise resultante revelou a presença de hidrocarbonetos. O exame dos aminoácidos foi importante para descartar a possibilidade de contaminação, pois os existentes no meteorito apresentavam tanto a forma levógira quanto a dextrogira. Isso é incompatível com uma eventual contaminação terrestre, pois, se assim fosse, as moléculas seriam predominantemente levógiras. Uma das características distintivas da vida na esfera terrestre é que todos os organismos conhecidos fabricam e usam aminoácidos de quiralidade esquerda, ou seja, levógiros[2].

Murchison_meteorite

Além disso, o fato de existirem aminoácidos não-protéicos é outro forte indício de que o meteorito de Murchison não tinha sido contaminado por material terrestre. Disso concluiu-se que os aminoácidos presentes no material decorriam de um processo abiótico alienígena. Conforme afirma Paul Davies em seu livro O Quinto Milagre: “O meteorito Murchison prova pelo menos uma coisa. Há no espaço objetos carregados com o tipo de compostos orgânicos necessários para dar início à vida. Não é necessária nenhuma sopa primordial na Terra para sintetizar os tijolos da vida. Essas substâncias podem cair do céu, já prontas.[3]

O caso do meteorito de Murchison é relativamente recente, mas além dele há também diversos outros meteoritos coletados na Antártida que revelam mais de 100 moléculas orgânicas presentes – dentre elas, purinas e pirimidinas.

A origem da matéria orgânica em tais meteoritos pode ser explicada por várias hipóteses. Muitos sustentam a síntese Fisher-Tropsch[4], a partir da qual uma combinação de monóxido de carbono, água e amônia, aquecida a uma temperatura em torno de 7000C e na presença de um catalizador, produziria compostos orgânicos ditos meta-estáveis. Já outros estudiosos apostam na síntese Miller-Urey[5], onde uma mistura de metano, água e amônia, sujeita à radiação UV, produziria compostos orgânicos. A quantidade de deutério presente nestas amostras aponta para uma possível origem em nuvens interestelares, onde compostos orgânicos proliferam.

Todavia, uma questão importante não pode ser deixada de lado, no que concerne à Astrobiologia: o que significa realmente encontrar aminoácidos orgânicos em meteoritos ou identificar espectroscopicamente a sua presença no espaço sideral? Isso é sinônimo de “vida”?


[1] Os côndrulos são grânulos formados pela condensação da matéria na forma de poeira cósmica que estava dispersa no disco proto-planetário que deu origem ao sistema solar.

[2] Diz-se “levógira” a molécula de aminoácido que desvia a luz polarizada para a esquerda. Pasteur descobriu, em seus experimentos, que os organismos terrestres são compostos por aminoácidos levógiros. Após a morte, tais aminoácidos se transformam paulatinamente em dextrógiros. Ou seja: se o meteorito de Murchison tivesse sofrido contaminação biológica terrestre, teria necessariamente que apresentar uma maioria de aminoácidos levógiros.

[3] DAVIES, Paul – O Quinto Milagre – Companhia das Letras, 2000, pg. 278.

[4] Reação química catalizada na qual o monóxido de carbono e o hidrogênio são convertidos em hidrocarboneto líquido e outras substâncias.

[5] Famoso procedimento que tinha por objetivo reproduzir as condições da Terra prebiótica.

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