A ciência moderna avançou significativamente ao longo das últimas duas décadas. Conseguimos responder a várias das perguntas mais antigas do mundo, mas algumas respostas continuaram a eludir os cientistas de hoje, incluindo como a vida surgiu pela primeira vez da sopa primordial da Terra.
No entanto, uma colaboração de físicos e biólogos na Alemanha pode ter acabado de encontrar uma explicação de como as células vivas evoluíram pela primeira vez.
Em 1924, o bioquímico russo Alexander Oparin propôs a ideia de que as primeiras células vivas poderiam ter evoluído a partir de protocélulas de gotículas líquidas.
Ele acreditava que estas protocélulas poderiam ter agido como formando naturalmente, recipientes sem membrana que concentraram produtos químicos e promoveram reações.
Em busca pela origem da vida, uma equipe de cientistas do Instituto Max Planck para a Física de Sistemas Complexos e do Instituto de Biologia e Genética Celulares Moleculares, ambos em Dresden, extraiu da hipótese de Oparin, estudando a física de “quimicamente ativos ‘Gotículas (gotículas que ciclo moléculas do fluido em que eles estão rodeados).
Ao contrário de um tipo “passivo” de gotículas de óleo na água, que continuará a crescer à medida que mais óleo for adicionado à mistura – os pesquisadores perceberam que as gotículas quimicamente ativas crescem para um tamanho definido e depois dividem por conta própria.
Este comportamento imita a divisão de células vivas e poderia, portanto, ser a ligação entre a sopa líquida primordial não viva da qual a vida brotou e as células vivas que eventualmente evoluíram para criar toda a vida na Terra.
“Isso torna mais plausível que poderia haver uma emergência espontânea de vida a partir de sopa não viva”, disse Frank Jülicher, co-autor do estudo publicado na revista Nature Physics em dezembro.
É uma explicação de “como as células fizeram filhas”, disse o pesquisador David Zwicker. “Isto é, claro, a chave se você quiser pensar sobre a evolução.”
Adicione uma gotícula de vida
Alguns especularam que essas gotas proto-celulares ainda podem estar dentro de nosso sistema “como moscas no âmbar em evolução da vida”.
Para explorar essa hipótese, a equipe estudou a física dos centrossomas, que são organelas ativas na divisão de células animais que parecem se comportar como gotículas.
Dr. Zwicker modelou um sistema de centrossoma “fora de equilíbrio” que era quimicamente ativo e ciclando proteínas constituintes continuamente dentro e fora do citoplasma líquido circundante.
As proteínas se comportam como solúveis (estado A) ou insolúveis (estado B). Uma fonte de energia pode desencadear uma inversão de estado, fazendo com que a proteína no estado A se transforme em estado B, superando uma barreira química.
Enquanto houvesse uma fonte de energia, essa reação química poderia acontecer. “No contexto da Terra primitiva, a luz solar seria a força motriz”, disse Dr. Jülicher.
Oparin acreditava que raios ou atividade geotérmica no início da Terra poderia ter desencadeado essas reações químicas a partir de protocélulas líquidas.
Esse influxo e efluxo químicos constantes só se dividiriam, segundo Zwicker, quando um determinado volume fosse atingido pela gota ativa, que então pararia de crescer.
Tipicamente, as gotículas podem crescer até cerca de dezenas ou centenas de mícrons, de acordo com as simulações do Dr. Zwicker. Isso é quase a mesma escala que as células.
O próximo passo é identificar quando essas protocélulas desenvolveram a capacidade de transferir informações genéticas.
Dr. Jülicher e seus colegas acreditam que em algum lugar ao longo do caminho, as células desenvolveram membranas, talvez a partir das crostas que naturalmente desenvolvem a partir de lipídios que preferem permanecer na interseção da gotícula e líquido exterior.