Lixo gera moscas?
Uma ideia bastante antiga, dos tempos de Aristóteles, é a de que seres vivos podem surgir por
geração espontânea. Apesar de se conhecer o papel da
reprodução, admitia-se que certos organismos vivos pudessem surgir
espontaneamente da matéria bruta.
Observações do cotidiano mostravam, por exemplo, que larvas de moscas
apareciam no meio do lixo e que poças de lama podiam exibir pequenos
animais. A conclusão a que se chegava era a de que o lixo e a lama
haviam gerado diretamente os organismos.
Reconhecia-se, no entanto, que nem toda meteria bruta podia gerar
vida. Assim, de um pedaço de ferro ou de pedra não surgia vida; mas um
pedaço de carne, uma porção de lama ou uma poça d’água eram capazes de
gerar vida. Explicava-se esta diferença entre diversos materiais brutos
alegando-se a necessidade de um “
princípio ativo” que não estaria presente em qualquer matéria bruta, mas cuja presença seria necessária para haver geração espontânea. O
princípio ativo não era considerado algo concreto, mas uma
capacidade ou
potencialidade de gerar vida.
As ideias sobre geração espontânea perduraram por um tempo muito
longo, apesar de sua forma original ter evoluído aos poucos; ainda nos
meados do século passado, havia numerosos partidários dessa teoria,
definitivamente destruída pelos trabalhos de Pasteur.
Para um partidário da geração espontânea, explicar a origem da vida
não apresentava nenhuma dificuldade; de fato, se aceitarmos que a vida
surge normalmente da matéria bruta, não será difícil acreditar que o
primeiro ser vivo também tenha se originado pelo mesmo processo.
Vamos tentar descrever nos próximos itens alguns marcos na evolução das ideias sobre geração espontânea.
Redi, Needham e Spallanzani
Uma experiência realizada por Francesco Redi, em meados do século
XVII, representa a primeira tentativa séria de derrubar-se a noção de
geração espontânea. Redi coloca pedaços de carne em dois grupos de
frascos; um dos grupos permanece aberto, enquanto o outro é recoberto
por um pedaço de gaze. Sobre a carne dos frascos abertos, após alguns
dias, surgem larvas de moscas; nos frascos cobertos não aparecem larvas.
Redi concluiu que a carne não gera as larvas; moscas adultas devem ter
sido atraídas pelo cheiro de material em decomposição e desovaram sobre a
carne. As larvas nasceram, portanto, dos ovos postos pelas moscas. Essa
ideia é ainda reforçada pela observação dos frascos cobertos: sobre a
gaze,
do lado externo do frasco, algumas larvas apareceram. À ideia de que os seres vivos se originam sempre de seres vivos chamamos
biogênese, sendo
abiogênese sinônimo de geração espontânea.
Apesar da repercussão das experiências de Redi, a ideia de geração
espontânea ainda não havia morrido. Ironicamente, foram o uso crescente
do microscópio e a descoberta dos micro-organismos os fatores que
reforçaram a teoria da
abiogênese: tais seres pequeninos,
argumentava-se, eram tão simples, que não era concebível terem a
capacidade de reprodução; como conclusão óbvia, só podiam ser formados
por geração espontânea.
Um religioso chamado John Needham fez em 1745 um experimento cujos
resultados pareciam comprovar as ideias da abiogênese. Vários caldos
nutritivos, como sucos de frutas e extrato de galinha, foram colocados
em tubos de ensaio, aquecidos durante um certo tempo e em seguida
selados. A intenção de Needham, ao aquecer, ora obviamente a de provocar
a morte de organismos possivelmente existentes nos caldos; o fechamento
dos frascos destinava-se a impedir a contaminação por micróbios
externos. Apesar disso, os tubos de ensaio, passados alguns dias,
estavam turvos e cheios de micro-organismos, o que parecia demonstrar a
verdade da geração espontânea.
Cerca de 25 anos depois, o italiano Lazaro Spallanzani repetiu as
experiências de Needham. A diferença no seu procedimento foi a de
ferver
os líquidos durante uma hora, não se limitando a aquecê-los; em seguida
os tubos foram fechados hermeticamente. Líquidos assim tratados
mantiveram-se
estéreis, isto é, sem vida, indefinidamente.
Desta forma, Spallanzani demonstrava que os resultados de Needham não
comprovavam a geração espontânea: pelo fato de aquecer por pouco tempo,
Needham não havia destruído todos os micróbios existentes, dando-lhes a
oportunidade de proliferar novamente.
Needham, porém, responde às críticas de Spallanzani com argumentos aparentemente muito fortes:
“…Spallanzani… selou hermeticamente dezenove frascos que
continham diversas substâncias vegetais e ferveu-os, fechados, por uma
hora. Mas, pelo método de tratamento pelo qual ele torturou suas
dezenove infusões vegetais, fica claro que enfraqueceu muito ou até
destruiu a força vegetativa das substâncias em infusão…”
Repare no termo “força vegetativa”, que era usado como sinônimo de
princípio ativo. O aquecimento excessivo, segundo Needham, havia
destruído o princípio ativo; sem princípio ativo, nada de geração
espontânea! É interessante notar que o próprio Spallanzani não soube
refutar esses argumentos, ficando as ideias da abiogênese consolidadas.
Os trabalhos de Pasteur
O cientista francês Louis Pasteur conseguiu, por volta de 1860,
mostrar definitivamente a falsidade das ideias sobre geração espontânea
da vida. Seus experimentos foram bem semelhantes aos de Spallanzani,
porém com alguns aperfeiçoamentos. Vejamos como Pasteur descreve suas
experiências.
“Coloquei em frascos de vidro os seguintes líquidos, todos facilmente
alteráveis, em contato com o ar comum: suspensão de lêvedo de cerveja
em água, suspensão de lêvedo de cerveja em água e açúcar, urina, suco de
beterraba, água de pimenta. Aqueci e puxei o gargalo do frasco de
maneira a dar-lhe curvatura; deixei o líquido ferver durante vários
minutos até que os vapores saíssem livremente pela estreita abertura
superior do gargalo, sem tomar nenhuma outra precaução. Em seguida,
deixei o frasco esfriar. É uma coisa notável, capaz de assombrar
qualquer pessoa acostumada com a delicadeza das experiências
relacionadas à assim chamada geração espontânea, o fato de o líquido em
tal frasco permanecer imutável indefinidamente… Parecia que o ar comum,
entrando com força durante os primeiros momentos (do resfriamento),
deveria penetrar no frasco num estado de completa impureza. Isto é
verdade, mas ele encontra um líquido numa temperatura ainda próxima do
ponto de ebulição.
A entrada do ar ocorre, então, mais vagarosamente e, quando o líquido
se resfriou suficientemente, a ponto de não mais ser capaz de tirar a
vitalidade dos germes, a entrada do ar será suficientemente lenta, de
maneira a deixar nas curvas úmidas do pescoço toda a poeira (e germes)
capaz de agir nas infusões…
Depois de um ou vários meses no incubador, o pescoço do frasco foi
removido por golpe dado de tal modo que nada, a não ser as ferramentas, o
tocasse, e depois de 24, 36 ou 48 horas, bolores se tornavam visíveis,
exatamente como no frasco aberto ou como se o frasco tivesse sido
inoculado com poeira do ar.”
Com esta experiência engenhosa, Pasteur também demonstrava que o
líquido não havia perdido pela fervura suas propriedades de abrigar
vida, como argumentaram alguns de seus opositores. Além disso, não se
podia alegar a ausência do ar, uma vez que este entrava e saía
livremente (apenas estava sendo filtrado).
Os trabalhos de Pasteur
II
A Evolução das Substâncias Químicas
Três ideias sobre a origem da vida
Há três posições “filosóficas” em relação à origem da vida. A
primeira relaciona-se aos mitos da “criação”, que afirmam que a vida foi
criada por uma força suprema ou ser superior; essa hipótese,
evidentemente, foge ao campo de ação do raciocínio científico, não
podendo ser testada e nem refutada pelos métodos usados pela ciência.
Uma segunda posição se refere à possibilidade de a vida ter se
originado fora do planeta Terra e ter sido “semeada” por pedaços de
rochas, como meteoritos, que teriam trazido “esporos” ou outras formas
de vida alienígena. Esses teriam evoluído nas condições favoráveis da
Terra, até originar a diversidade de seres vivos que conhecemos.
Um dado interessante: chegam todos os anos, à superfície da Terra, ao
redor de mil toneladas de meteoritos. Em algumas dessas rochas, foram
encontradas substâncias orgânicas, como aminoácidos e bases
nitrogenadas. Ficou bastante claro, a partir da década de 70, que a
matéria orgânica é muito mais frequente no universo do que se acreditava
antigamente. Um eminente astrônomo inglês, sir Fred Hoyle, defende a
ideia de que material biológico, como vírus, poderia ter chegado do
espaço; Hoyle chega a aceitar que isso aconteceria ainda hoje e que de
alguma forma esse material “genético” novo poderia ser incorporado aos
organismos existentes, modificando assim sua evolução!
De qualquer forma, essas ideias não são seriamente consideradas pela
maioria dos cientistas; para começo de conversa, o aquecimento de
qualquer corpo que entrasse na atmosfera terrestre seria de tal ordem,
que destruiria qualquer forma de vida semelhante às que conhecemos hoje.
Por outro lado, aceitar que a vida apareceu “fora” da Terra somente
“empurraria” o problema para diante, já que não esclareceria como a vida
teria surgido
fora daqui.
A terceira posição, a mais em voga hoje, aceita que a vida pode ter surgido
espontaneamente sobre o planeta Terra, através da evolução
química
de substâncias não vivas. Não é fácil ou seguro verificar eventos que
ocorreram há bilhões de anos, quando nosso planeta era muito diferente
do que é hoje; no entanto, os cientistas conseguiram reproduzir algumas
das condições originais em laboratório e descobriram muitas evidências
geológicas, químicas e biológicas que reforçam essa hipótese. Essa
terceira posição foi defendida pela primeira vez pelo cientista russo
Oparin, em 1936, como veremos nos itens a seguir.
Algumas pistas sobre o problema
Nos últimos 120 anos, várias ideias sobre a origem da Terra, sua
idade, as condições primitivas da atmosfera foram surgindo. Em
particular, verificou-se que os mesmos elementos que predominam nos
organismos vivos (carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio) também
existem fora deles; nos organismos vivos estes elementos estão
combinados de maneira a formar moléculas complexas, como proteínas,
polissacarídeos, lipídios e ácidos nucleicos. A diferença básica, então,
entre matéria viva e matéria bruta estaria sobretudo ao nível da
organização
desses elementos. O químico Wöhler, em 1828, já havia fornecido a
seguinte pista: substâncias “orgânicas” ou complexas, como a ureia,
podem ser formadas em condições de laboratório a partir de substâncias
simples, “inorgânicas”. Se as condições adequadas surgiram da Terra, no
passado, então a vida poderia ter aparecido do inorgânico.
Uma simples análise das características que os seres vivos exibem
hoje mostra, independentemente de sua forma ou tamanho, a presença dos
mesmos “tijolos” básicos em todos eles: açúcares simples, os 20 tipos de
aminoácidos, os 4 nucleotídeos de DNA e os 4 de RNA, e os lipídios.
Ora, depois da pista dada por Wöhler, a que nos referimos, os químicos
descobriram que esses compostos podem ser feitos em laboratório, se
houver uma fonte de carbono, de nitrogênio, e uma certa quantidade de
energia disponível. Assim sendo, se as condições adequadas tivessem
estado presentes, no passado da Terra, essas substâncias poderiam ter se
formado sem grandes dificuldades.
Várias dessas ideias foram organizadas e apresentadas de forma clara e coerente pelo bioquímico russo
Aleksandr I. Oparin, em 1936, no seu livro “
A origem da vida”.
Repare que, na época, ainda não se sabia que os ácidos nucleicos
constituem o material genético dos seres vivos. Vamos enumerar os pontos
fundamentais das ideias que Oparin apresenta.
As ideias de Oparin
- A idade aproximada da Terra é de 4,5 bilhões de anos, tendo a crosta se solidificado há uns 2,5 bilhões de anos.
- A composição da atmosfera primitiva foi provavelmente diferente da
atual; não havia nela O2 ou N2; existia amônia (NH3), metano (CH4),
vapor de água (H2O) e hidrogênio (H2).
- O vapor de água se condensou à medida que a temperatura da crosta
diminuiu. Caíram chuvas sobre as rochas quentes, o que provou nova
evaporação, nova condensação e assim por diante. Portanto, um ativo
ciclo de chuvas.
- Radiações ultravioleta e descargas elétricas das tempestades agiram
sobre as moléculas da atmosfera primitiva: algumas ligações químicas
foram desfeitas, outras surgiram; apareceram assim novos compostos na
atmosfera, alguns dos quais orgânicos, como os aminoácidos, por exemplo.
- Aminoácidos e outros compostos foram arrastados pela água até a
crosta ainda quente. Compostos orgânicos combinaram-se entre si,
formando moléculas maiores, como os “proteinoides” (ou substâncias
similares a proteínas).
- Quando a temperatura das rochas tornou-se inferior a 100oC, já foi possível a existência de água líquida
na superfície do globo: os mares estavam se formando. As moléculas
orgânicas foram arrastadas para os mares. Na água, as probabilidades de
encontro e choques entre moléculas aumentaram muito; formaram-se
agregados moleculares maiores, os coacervados.
- Os coacervados ainda não são seres vivos; no entanto eles continuam se chocando e reagindo durante um tempo extremamente longo;
algum coacervado pôde casualmente atingir a complexidade necessária
(lembre-se de que a diferença entre vida e não vida é mera questão de
organização). Daí em diante, se tal coacervado teve a propriedade de
duplicar-se, pode-se admitir que surgiu a vida, mesmo que sob uma forma
extremamente primitiva.
A comprovação experimental
O bioquímico Miller tentou reproduzir em laboratório algumas das
condições previstas por Oparin. Construiu um aparelho, que era um
sistema fechado, no qual fez circular durante 7 dias uma mistura de
gases: metano, hidrogênio, amônia e vapor de água estavam presentes. Um
reservatório de água aquecido à temperatura de ebulição permitia a
formação de mais vapor de água, que circulava arrastando os outros
gases.
A comprovação experimental
Num certo lugar do aparelho, a mistura era submetida a descargas
elétricas constantes, simulando os “raios” das tempestades que se
acredita terem existido na época. Um pouco adiante, a mistura era
esfriada e, ocorrendo condensação, tornava-se novamente líquida. Ao fim
da semana, a água do reservatório, analisada pelo método da
cromatografia, mostrou a presença de muitas moléculas orgânicas, entre
as quais alguns aminoácidos.
Miller, com esta experiência, não provava que aminoácidos realmente se formaram na atmosfera primitiva; apenas demonstrava que,
caso as condições de Oparin tivessem se verificado, a síntese de aminoácidos teria sido perfeitamente possível.
Fox, em 1957, realiza a seguinte experiência: aquece uma mistura seca
de aminoácidos e verifica que entre muitos deles acontecem ligações
peptídicas, formando-se moléculas semelhantes a proteínas (lembre-se de
que na ligação peptídica ocorre perda de água ou desidratação). Os
resultados de Fox reforçam a seguinte ideia: se, de fato, aminoácidos
caíram sobre as rochas
quentes, trazidos pela água da chuva,
eles poderiam ter sofrido combinações formando moléculas maiores, os
proteinoides, que acabariam sendo carregadas aos mares em formação.
Percebe-se que Fox tenta testar parte das ideias de Oparin, e seu ponto
de partida foi, sem dúvida, a experiência de Miller.
A química dos coloides explica e prevê a reunião de grandes moléculas em certas condições, formando os agregados que chamamos
coacervados.
É evidente, porém, que a última etapa da hipótese de Oparin nunca
poderá ser testada em laboratório; em outros termos, para conseguirmos
que um entre trilhões de coacervados se transformasse,
por acaso, em um ser vivo muito simples, teríamos de dispor de um
laboratório tão grande quanto os mares primitivos, que contivesse, portanto, um número infinitamente grande de coacervados; além disso, teríamos de dispor de
um tempo infinitamente grande, que possibilitasse inúmeras colisões e reações químicas que foram necessárias para se obter pelo menos
um sucesso.
Será que, devido à impossibilidade de teste experimental, devemos
repelir “a priori” esta fase? Podemos pelo menos pensar nela em termos
estatísticos. Vamos dar a palavra a um célebre biólogo, George Wald, que examinou minuciosamente o assunto.
Trechos do artigo “A Origem da Vida”
autor: George Wald
fonte: Scientific American
“…As moléculas formam, pois, um grande e formidável conjunto, de
variedade infinita e da mais desconcertante complexidade. Sem elas
ninguém poderia nem pensar em organismos…
…Para fabricar um organismo não só é necessária tremenda variedade
dessas substâncias, em quantidades e proporções adequadas, como também a
perfeita coordenação das mesmas. A estrutura é tão importante aqui
quanto a composição — e que complexidade de estrutura! A mais complicada
máquina inventada pelo homem — digamos um cérebro eletrônico — não
passa de brinquedo diante do mais simples organismo. Mas aqui a maior
dificuldade está na estrutura exigir tão pequenas dimensões. Fica ao
nível da molécula; consiste de minuciosa ajustagem de uma molécula na
outra, o que não está ao alcance de nenhum químico.
Basta considerar a magnitude dessa tarefa para admitir ser impossível
a geração espontânea de um organismo. Creio eu, entretanto, que aqui
estamos nós em virtude de geração espontânea. Vale a pena, numa pequena
digressão, indagar o que entendemos por ‘impossível’.
…O nosso conceito habitual do que seja impossível, possível ou certo
deriva da nossa experiência: o número de casos abrangidos por uma vida
humana ou quando muito pela história humana conhecida. Neste sentido
vulgar e prático, admito que seja ‘impossível’ a origem espontânea da
vida. É impossível quando julgamos eventos na escala da experiência
humana.
Como veremos, essa concepção não tem grande significado por um
motivo: o tempo que se refere ao nosso problema é o tempo geológico,
diante do qual toda a duração da história humana é insignificante.
…O ponto importante está na origem da vida pertencer à categoria dos
fenômenos do ‘pelo menos uma vez’. Por improvável que julguemos esse
evento, ou qualquer de suas etapas, um intervalo de tempo
suficientemente longo permitirá quase com certeza que aconteça pelo
menos uma vez. E para a vida que conhecemos, com a sua capacidade de
crescimento e reprodução, uma vez pode ser o bastante.
Nesse caso, o herói de fato é o tempo. E o tempo com que contamos é
da ordem de dois bilhões de anos. Perde aqui o sentido aquilo que,
fundados na experiência humana, consideramos impossível. Num intervalo
de tempo suficientemente longo, o impossível se torna possível, o
possível, provável, e o provável, virtualmente certo. Basta esperar: o
tempo, por si só, realiza milagres.”
Ideias recentes sobre a origem da vida
As condições iniciais
Acredita-se hoje que, provavelmente, a composição da atmosfera
primitiva foi diferente do que acreditava Oparin; ela teria contido CO,
CO2, H2, N2 e vapor de água (não haveria, portanto, metano nem amônia;
as fontes de carbono seriam o CO e o CO2, enquanto a de nitrogênio seria
o N2). Vapor de água e de gás carbônico teriam sido produzidos pela
intensa atividade vulcânica. Mesmo assim, isso não invalida experimentos
do tipo “Miller”. Na realidade, foram feitas desde então muitas
variantes dessa experiência, modificando-se os gases utilizados e
colocando-se algumas substâncias minerais; os cientistas chegaram a
obter mais de 100 tipos de “tijolos” orgânicos simples, incluindo
nucleotídeos e ATP.
O poder da argila
Algumas teorias recentes dão conta de que os longos
polímeros,
como proteinoides e fitas de ácidos nucleicos, podem ter se formado,
como alternativa às rochas quentes da crosta, em “moldes” de argila. De
fato, para ocorrer
polimerização, deve haver uma alta
concentração das unidades constituintes; na argila, essa concentração
pode ter sido alta. Além disso, a argila pode ter agido como
“catalisadora” e promovido o aparecimento de ligações simples, como as
peptídicas, com perda de água. Alguns biólogos acreditam ainda que a
argila foi o meio em que se formaram moléculas RNA, a partir de
nucleotídeos simples. A energia para essa polimerização poderia ter sido
proveniente do calor da crosta; ou do calor do sol, ou ainda da
radiação ultravioleta.
Coacervados ou microesferas?
Há mais de um modelo, além da ideia de coacervados, para explicar
como moléculas grandes, tipo proteinoides, teriam se agregado na água,
formando estruturas maiores. O pesquisador Fox, colocando proteinoides
em água, obteve a formação de pequeninas esferas.
Bilhões de microesferas podem ser obtidas a partir da mistura de um grama de aminoácidos aquecidos, algumas delas formando
cadeias,
de forma muito semelhante a algumas bactérias atuais. Cada microesfera
tem uma camada externa de moléculas de água e proteínas e um meio
interno aquoso, que mostra algum movimento, semelhante à ciclose. Essas
microesferas podem absorver e concentrar outras moléculas existentes na
solução ao seu redor. Podem também se fundir entre si, formando
estruturas maiores; em algumas condições, aparecem na superfície
“brotos” minúsculos que podem se destacar e crescer.
Como apareceu o gene?
Uma coisa que é importante entender: na hipótese original de Oparin,
não há referência aos ácidos nucleicos; não se sabia na época que eles
constituem os genes. Muita gente então acreditava que os genes fossem de
natureza proteica; afinal, havia sido demonstrada a enorme importância
das proteínas como enzimas, material construtor e anticorpos. Dá para
entender, por isso, a ênfase que Oparin dá ao aparecimento da proteína.
No entanto a hipótese original foi readaptada quando ficou patente a
identidade entre genes e ácidos nucleicos.
Acredita-se hoje que a primeira molécula
informacional tenha sido o RNA, e não o DNA. Foi feita a interessantíssima descoberta de que certos “pedaços” de RNA têm uma atividade
catalítica: eles permitem a produção, a partir de um
molde
de RNA e de nucleotídeos, de outras fitas de RNA idênticas ao molde! A
esses pedaços de RNA com atividade “enzimática”, os biólogos chamam de
ribozimas. Isso permite explicar o eventual surgimento e duplicação dos
ácidos nucleicos, mesmo na ausência das sofisticadas polimerases que
atuam hoje.
O DNA deve ter sido um estágio mais avançado na confecção de um
material genético estável; evidentemente, os primeiros DNA teriam sido
feitos a partir de um molde de RNA original. Isso lembra bastante, você
vai concordar, o modo de atuação do retrovírus, como o da AIDS!
De qualquer forma, esses “genes nus”, isto é, envolvidos por nada,
mas livres na argila ou na água, podem ter num período posterior “fixado
residência” numa estrutura maior, como um coacervado ou uma
microesfera…
Um dos problemas ainda mais perturbadores nessa história toda,
relaciona-se ao surgimento do CÓDIGO GENÉTICO. Em outras palavras, o
aparecimento de proteínas ou de moléculas de ácidos nucleicos com a
capacidade de duplicação, nas condições postuladas, pode ser imaginado
sem muita dificuldade, mas permanece extremamente misterioso o método
pelo qual as moléculas de ácidos nucleicos teriam tomado conta do
controle
da produção de proteínas específicas, que tivessem um valor biológico e
de sobrevivência. Quem sabe o tempo se encarregará de nos fornecer
novas evidências…
Os primeiros organismos: autótrofos ou heterótrofos?
Para entender claramente esta discussão, é útil recordar as equações de três processos biológicos básicos,
fermentação,
respiração e
fotossíntese, que reproduzimos a seguir.
Fermentação (alcoólica): glicose

álcool etílico + CO2 + energia
Respiração: glicose + oxigênio

CO2 + H2O + energia
Fotossíntese: CO2 + H2O + luz

(Clorofila)

glicose e O2
Existem duas hipóteses sobre a origem da vida: a
hipótese autotrófica, que propõe que o primeiro ser vivo foi capaz de sintetizar seu próprio alimento orgânico, possivelmente por fotossíntese, e a
hipótese heterotrófica,
que prevê que os primeiros organismos se nutriam de material orgânico
já pronto, que retiravam de seu meio. A maioria dos biólogos atuais acha
a hipótese autotrófica pouco aceitável devido a um fato simples: para a
realização da fotossíntese, uma célula deve dispor de um equipamento
bioquímico mais sofisticado do que o equipamento de um heterótrofo. Como
admitir que o primeiro ser vivo, produzido através de reações químicas
casuais, já possuísse esse grau de sofisticação? É claro que o primeiro
ser vivo
poderia ter surgido complexo; porém é muito menos provável que isso tenha acontecido.
Por outro lado, se o primeiro organismo era heterótrofo, o que ele
comeria? Hoje os heterótrofos dependem, para sua nutrição, direta ou
indiretamente, dos autótrofos autossintetizantes. No entanto não se
esqueça de que, de acordo com a hipótese de Oparin, o primeiro organismo
surgiu num mar repleto de coacervados orgânicos, que não haviam chegado
ao nível de complexidade adequada. Esses coacervados representam então
uma fonte abundante de alimento para nosso primeiro organismo, que
passaria a comer seus “irmãos” menos bem sucedidos…
Admitamos um primeiro organismo heterótrofo, para o qual alimento não
era problema. Pode-se obter energia do alimento através de dois
processos: a
respiração que depende de O2 molecular, inexistente na época, e a
fermentação, processo mais simples, cuja realização dispensa a presença de oxigênio.
Estabeleçamos, a título de hipótese mais provável, que o primeiro
organismo deva ter sido um heterótrofo fermentador. A abundância inicial
de alimento permite que os primeiros organismos se reproduzam com
rapidez; não se esqueça também de que todos os mecanismos da evolução
biológica, como a mutação e seleção natural, estão atuando, adaptando os
organismos e permitindo o aparecimento de características divergentes.
Surge a fotossíntese
A velocidade de consumo do alimento, no entanto, cresce continuamente, já que o
número
de organismos aumenta; a reposição desse alimento orgânico através das
reações químicas que descrevemos é obviamente muito mais lenta que o seu
consumo. Perceba que, se não surgissem por evolução os autótrofos, a
vida poderia ter chegado num beco sem saída por falta de alimento.
Em algum momento anterior ao esgotamento total do alimento nos mares,
devem ter aparecido os primeiros organismos capazes de realizar
fotossíntese; possivelmente usaram como matéria prima o CO2 residual dos
processos de fermentação. Sua capacidade de produzir alimento fechava o
ciclo produtor/consumidor e permitia o prosseguimento da vida.
Surge a respiração
Um resíduo do processo fotossintético é o oxigênio molecular; por
evolução devem ter surgido mais tarde os organismos capazes de respirar
aerobicamente, que utilizaram o O2 acumulado durante milhões de anos
pelos primeiros autótrofos.
A respiração, não se esqueça, permite extrair do alimento maior
quantidade de energia do que a fermentação. Seguramente o modo de vida
“respirador” representa, na maioria dos casos, uma grande vantagem sobre
o método “fermentador”; não devemos estranhar que a maioria dos
organismos atuais respire, apesar de ter conservado a capacidade de
fermentar.
Lembre-se, ainda, de que a presença de oxigênio molecular na
atmosfera acaba permitindo o aparecimento na atmosfera da camada de
ozônio, que permite a filtração de grande parte da radiação ultravioleta
emitida pelo sol. Essa radiação é fortemente mutagênica; porém os
organismos aquáticos estariam parcialmente protegidos, já que a água
funciona como um filtro para ela. De qualquer maneira, o aparecimento do
ozônio prepara o terreno para uma futura conquista do ambiente seco,
caso alguns organismo um dia se aventurem a fazer experiência.
Aparece a membrana celular
É muito provável que os primeiros organismos tenham sido mais
complexos do que os vírus atuais, porém mais simples do que as células
mais simples que se conhecem.
Um citologista chamado Robertson acredita que, por evolução, os
organismos iniciais devam ter “experimentado” vários tipos de membranas.
A vantagem de uma membrana envolvente é clara: ela fornece proteção
contra choques mecânicos e, portanto, maior estabilidade à estrutura;
porém ela representa uma
barreira entre o organismo e o alimento a seu redor, o que é uma desvantagem.
Assim, a membrana ideal deveria ser resistente, com um certo grau de
elasticidade, sem deixar de ser suficientemente permeável. Num certo
estágio da evolução dos seres vivos, apareceu a membrana lipoproteica,
que reúne todos esses atributos e certamente foi um sucesso total, já
que todos os seres vivos atuais de estrutura celular a possuem.
Nesse estágio, pode-se falar em organismos procariontes, muito semelhantes às mais simples bactérias atuais.
Procariontes originam eucariontes
Uma membrana traz, entretanto, alguns problemas adicionais: ela se
constitui, de certa forma, num obstáculo para o crescimento da estrutura
viva. Vamos explicar: à medida que a célula cresce, seu volume aumenta,
assim como a superfície de sua membrana; porém a superfície cresce
MENOS proporcionalmente, do que o volume. Desse modo, a célula MAIOR se
alimenta PIOR. A única forma de restabelecer a relação favorável entre
superfície e volume é a divisão da célula, que, assim, nunca pode passar
de um certo tamanho.
Portanto o volume dos primeiros organismos é limitado, já que a partir de um certo tamanho
tem de acontecer divisão celular. Robertson propõe que, por
evolução biológica,
alguns organismos devem ter adquirido a capacidade genética de dobrar
sua membrana para fora (evaginação). Dessa forma, sem mudanças
apreciáveis de volume, aumentaria a superfície em contado como meio.
Perceba que na proposta de Robertson fica implícita a ideia de que todos
os orgânulos celulares membranosos tiveram a mesma origem; membranas
nucleares, do retículo, do Golgi e plasmática nada mais seriam do que
dobramentos de uma primitiva membrana.
Na célula atual, de fato, verificam-se dois fatos que apoiam fortemente as ideias de Robertson:
- Há comunicação entre todas as membranas celulares, que se apresentam formando um sistema membranoso único.
- Todas as membranas celulares têm a mesma composição e são lipoproteicas.
Assim teriam aparecido, muito provavelmente, as primeiras células
eucarióticas, que, em alguns casos, levaram vantagem quando competiam
com os procariontes. Apesar disso, os procariontes continuaram
existindo: são, como sabemos, as inúmeras espécies de bactérias e as
cianofíceas atuais.
A origem de algumas organelas celulares
Uma teoria muito em voga atualmente a respeito da origem das organelas celulares é a
endossimbiose.
Trata-se da seguinte ideia: alguns organismos procariontes teriam sido
“engolidos” por células maiores de eucariontes, ficando no interior da
célula, mas com capacidade de reprodução independente e realizando
determinadas funções. Acredita-se que mitocôndrias e cloroplastos possam
ter se originado dessa forma. As mitocôndrias podem ter sido um dia
BACTÉRIAS independentes; os cloroplastos, talvez CIANOFÍCEAS ou baterias
fotossintetizantes.
Os argumentos a favor dessa ideia são muito fortes: cloroplastos e
mitocôndrias possuem material genético próprio, semelhante ao DNA de
bactéria. Esse DNA tem capacidade de duplicação, de transcrição;
ribossomos existentes no interior desses orgânulos produzem também
proteínas próprias. Por fim, ambos os orgânulos têm a capacidade de se
reproduzir no interior da célula “hospedeira”.
Uma “troca de favores” poderia ter se estabelecido entre a célula
maior e a menor. No caso da mitocôndria, que teria obtido proteção e
alimento, sua presença teria permitido que a célula maior aprendesse a
RESPIRAR oxigênio, com todas as vantagens inerentes. A simbiose com um
procarionte fotossintetizante faria que os eucariontes hospedeiros
tivessem síntese de alimento “em domicílio”, obviamente um processo
muito vantajoso.