Como é que a vida começou? Nunca saberemos com certeza como era a Terra há quatro mil milhões de anos, ou os tipos de reacções que levaram ao surgimento da vida nessa altura, mas há outra forma de colocar a questão. Se perguntarmos “como pode a vida começar?” em vez de “como começou a vida”, essa simples mudança de verbos oferece esperança. Parece possível demonstrar uma série de passos óbvios em direcção à origem da vida, conduzindo talvez a uma versão sintética da vida em laboratório. Seremos então capazes de dar uma resposta satisfatória à segunda pergunta: Como pode a vida começar na Terra e noutros planetas habitáveis?
O primeiro passo em direcção à vida envolve uma questão fundamental a que podemos responder: De onde vieram os elementos da vida? Veja a tabela periódica simplificada que se segue. Ver os seis elementos em verde? Estes são chamados os elementos biogénicos.
se somarmos todos os átomos que compõem uma célula viva, esses seis representam cerca de 99% da composição elementar de proteínas, ácidos nucleicos, e membranas celulares. A vida precisa destes seis elementos, mas só funciona se os elementos se tiverem combinado em moléculas.
Consideremos o que acontece se juntarmos dois ou mais dos elementos num composto. O carbono e o hidrogénio, por exemplo, tornam-se hidrocarbonetos, e as cadeias de hidrocarbonetos nas membranas celulares são um componente essencial da vida. Se deixarmos combinar três elementos, tais como carbono, hidrogénio e oxigénio, obtemos carbohidratos como o açúcar e a celulose. Cinco elementos – carbono, hidrogénio, oxigénio, nitrogénio e enxofre – formam os aminoácidos das proteínas, e se trocarmos fósforo por enxofre, cinco elementos também compõem ácidos nucleicos como o ADN. Apesar de conhecermos a fonte final dos elementos biogénicos, também precisamos de saber como se tornam compostos, e depois como os compostos se tornaram suficientemente complexos para a vida emergir na Terra estéril há quatro mil milhões de anos atrás.
Agora podemos regressar à fonte dos elementos biogénicos. Com uma excepção, os elementos biogénicos em toda a vida na Terra, incluindo o silício elementar e o ferro (que compõem a própria Terra) foram sintetizados em estrelas. A excepção é o hidrogénio, e a única razão pela qual está presente na Terra como um dos elementos biogénicos é que o hidrogénio na água-H2O – teve a sorte de não ser apanhado pelo sol quando o nosso sistema solar se formou. De facto, em termos de número de átomos, o hidrogénio constitui cerca de 70% de todos os átomos da vida na Terra.
Como poderiam os elementos da vida provir possivelmente das estrelas? Em 1946, Fred Hoyle, um jovem astrónomo britânico, teve uma ideia. Hoyle estava cheio de ideias, e publicou corajosamente a maioria delas, mas apenas uma sobreviveu a testes experimentais e teóricos. Para compreender a sua ideia, precisamos de recordar um pouco da química do liceu. Toda a matéria é composta por átomos, e todos os átomos têm um núcleo minúsculo composto por partículas chamadas protões e neutrões, que estão rodeadas por nuvens orbitais de electrões muito mais leves. Mas nas estrelas, a temperatura é tão elevada que os electrões caem, por isso estrelas como o nosso sol são compostas por um gás de núcleos atómicos nus, na sua maioria hidrogénio e hélio. O hidrogénio é o elemento mais leve, com um único protão no seu núcleo, e o hélio é o segundo elemento mais leve, com dois protões e dois neutrões no seu núcleo. Quando a temperatura é suficientemente elevada, cerca de 10 milhões de graus, os hidrogénios combinam-se para formar hélio e libertar uma enorme quantidade de energia. Esta é a energia que faz brilhar as estrelas.
A visão brilhante de Hoyle foi que uma segunda reacção de fusão começa quando uma estrela se aproxima do fim da sua vida e a sua temperatura se aproxima dos 100 milhões de graus. Nesse momento, dois núcleos de hélio fundem-se para formar berílio, o elemento metálico mais leve, que pode então fundir-se com outro núcleo de hélio para produzir carbono. Modelos teóricos anteriores já tinham mostrado que se o carbono estiver disponível numa estrela, o azoto e o oxigénio podem formar-se num processo chamado ciclo carbono-nitrogénio-oxigénio, que é a principal fonte de energia de fusão em grandes estrelas quentes a caminho de se tornarem novas e supernovas. Estes modelos não incluíam uma fonte de carbono, e foi aqui que Hoyle preencheu uma lacuna.
Para resumir, os átomos de carbono, azoto, oxigénio, enxofre e fósforo que compõem toda a vida na Terra foram forjados em estrelas a temperaturas mais quentes do que qualquer bomba de hidrogénio. Como organismos vivos, não estamos de forma alguma separados do resto do universo. Em vez disso, tomamos emprestada uma pequena fracção dos seus átomos durante alguns anos e incorporamo-los nas estruturas moleculares transitórias das células que são a unidade viva de toda a vida na Terra.
Crédito de imagem em destaque: “Nebulosa Borboleta em banda estreita de Enxofre, Hidrogénio e Oxigénio” por Stephan Hamel. CC BY-SA 4.0 via Wikimedia.