Os dez elementos químicos mais comuns do Universo são:
- HIDROGÉNIO — de longe o elemento mais abundante, um gás muito leve
- Hélio — segundo gás mais abundante, mas quimicamente inativo
- OXIGÉNIO — um gás muito reativo
- CARBONO — o elemento mais fértil de todo o Cosmos
- Néon — outro gás quimicamente inativo
- Ferro — um metal comum
- NITROGÉNIO — um gás comum na nossa atmosfera
- Silício — um metalóide cristalino sólido do mesmo grupo do carbono
- Magnésio — um metal reativo
- ENXOFRE — um versátil multivalente não metálico
- Outros...
Os dez elementos químicos mais utilizados pela vida tal como a conhecemos são:
- HIDROGÉNIO — o elemento mais utilizado da vida
- OXIGÉNIO — juntamente com o Hidrogénio forma água
- CARBONO — absolutamente essencial para moléculas complexas
- NITROGÉNIO — essencial para as proteínas
- Cálcio — um metal reativo
- Fósforo — essencial para RNA, DNA e ATP
- Cloro — um gás muito reativo
- Potássio — um metal muito reativo
- ENXOFRE — bastante comum nas proteínas
- Sódio — um metal muito reativo
- Outros...
Os elementos químicos mais encontrados nas biomoléculas são:
- HIDROGÉNIO — essencial para a água e todas as biomoléculas
- OXIGÉNIO — essencial para a água e todas as biomoléculas
- CARBONO — essencial para todas as biomoléculas
- NITROGÉNIO — essencial para as proteínas
- Fósforo — essencial para RNA, DNA e ATP
- ENXOFRE — bastante comum nas proteínas
- Outros...
Só a partir destas amostras já se pode verificar uma grande correspondência.
A Vida aparentemente usa os elementos que por acaso existem e são abundantes para construir as suas biomoléculas tais como RNA, DNA, ATP (o Fósforo é o 17º elemento mais comum a a sua distribuição é muito irregular pelo Universo), proteínas, carbohidratos, gorduras, etc.
Mas é a informação codificada nessas biomoléculas que faz a vida funcionar: se alimentar, excretar, crescer e multiplicar enquanto reage ao seu ambiênte.
Nenhum outro elemento é mais essencial para armazenar informação do que o Carbono — nas longas e complexas biomoléculas que permite e de que é a espinha dorsal.
Com base no Carbono é possível construir um conjunto de moléculas muito mais vasto do que com todos os outros elementos combinados — a versatilidade do Carbono é incomparável.
Mas para que as reações bioquímicas ocorram, é absolutamente necessário um meio líquido (no qual as biomoléculas se podem mover e interagir) — na Terra este papel é cumprido pela água.
Além disso, para que a vida execute a infinidade de ações de que necessita sem falhar, é necessário um genoma director (armazenando toda esta informação funcional).
No nosso planeta, os genomas são feitos de RNA e DNA, o armazenamento e a distribuição de energia são feitos pelo ATP e a miríade de catálises químicas (os executores diretos) são as proteínas, que são codificadas no genoma.
Até o acto de construção de qualquer proteína, transcrita do genoma — o plano director de cada organismo — é feita por outras proteínas.
Como é que os produtos químicos mortos sem genoma se tornaram seres vivos com genomas é um dos maiores enigmas da ciência.
Tanto as proteínas como os genomas são moléculas muito, muito longas, construídas a partir de blocos bastante complexos que são extremamente difíceis de serem montados por pura sorte.
Tentámos durante décadas replicar a receita primordial da vida.
Misturamos caldos quentes, enriquecidos com minerais e misturados com gases estranhos, e eletrocutámo-los com eletricidade, ou ultravioleta, depois reiniciamos a experiência e começamos tudo de novo com um novo punhado de ingredientes.
Aprendemos muito.
Aprendemos que os aminoácidos são fáceis de produzir de raiz.
Aprendemos que vias metabólicas complexas podem surgir de uma mistura aparentemente aleatória de ingredientes.
Ficámos a saber que as enzimas ribonucleicas de cadeia simples, uma vez construídas, podem replicar-se indefinidamente.
Mas nenhuma das nossas experiências produziu o primeiro organismo unicelular.
Nunca surgiu vida no tanque experimental.
É verdade que lá por considerarmos extremamente difícil reunir vida em laboratório através de tentativas e erros, não significa necessariamente que a Natureza também acha isso difícil, mas pode ter demorado muito, muito tempo.
Como é que os primeiros seres vivos atravessaram o fosso desde a matéria morta em menos de algumas centenas de milhões de anos?
Uma coisa sabemos: os genomas têm uma espécie de relógio de complexidade.
Pense nos genomas como longos textos de instruções biológicas escritos em letras básicas.
Desde bactérias, vermes, peixes, girinos, dinossauros, mamíferos até aos seres humanos, os genomas funcionais (as partes que codificam biomoléculas e ações) têm crescido continuamente ao longo de milhares de milhões de anos à medida que a vida se tornou cada vez mais complexa — e estes parecem ter vindo a aumentar de tamanho a uma taxa bastante constante:
Simplificando, o genoma funcional dos peixes é mais do dobro do genoma dos vermes; o nosso genoma funcional é cerca de duas vezes maior que o dos peixes e assim sucessivamente.
Parece que os genomas têm duplicado de tamanho, em média, aproximadamente a cada 350 milhões de anos.
Podemos usar os tamanhos funcionais dos genomas como uma espécie de relógio exponencial.
Mas surge algo de estranho ao seguirmos esta abordagem.
Os primeiros e mais simples procariontes que surgiram na Terra já tinham um genoma bastante longo e complexo.
Como poderia a vida atingir tal complexidade aparentemente de forma quase instantânea?
Se extrapolarmos estes relógios exponenciais dos genomas para o passado, para o micróbio mais simples imaginável — contendo um mínimo de letras — recuaremos 10 mil milhões de anos.
Isto é mais do dobro da idade da Terra, o que significaria que a vida começou antes da formação da Terra — algures no espaço, talvez?
Isto pode explicar duas coisas:
- por que razão a vida começou a prosperar na Terra assim que o planeta foi formado, e
- o elevado nível de complexidade da primeira vida na Terra.
Pode já ter estado presente no espaço, à espera de um meio líquido e da temperatura certa para germinar e se desenvolver — tal como uma semente.
Isto é o ressuscitar da velha hipótese da Panspermia: que a vida existe em todo o Universo, abrigada em poeira espacial, meteoróides, asteróides, cometas e planetóides; que a vida não teve origem aqui, mas evoluiu noutro lugar e acabou semeando a Terra.
A vida já poderia ter sido complexa porque poderia ter evoluído durante milhares de milhões de anos noutro lugar do Cosmos.
Poderá a vida ser tão antiga?
Na verdade, a vida poderia ter começado quase no início do próprio Universo.
Houve um tempo, nos primeiros anos do Cosmos, em que a temperatura universal era adequada à vida.
Logo após o Big Bang, o Universo era extremamente denso e quente — mas foi arrefecendo progressivamente.
Mas entre cerca de 10 e 100 milhões de anos após o Big Bang, a temperatura universal de fundo passou de 100ºC (373,15ºK) para 0ºC (273,15ºK), que é o intervalo da água líquida, depois para 195,5ºK ou amoníaco líquido, depois para 90,4ºK.
Misturas de água e amónía podem ter-se mantido líquidas até 199ºK, cerca de 100 milhões de anos após o Big Bang.
Hoje em dia a temperatura da fundo cósmico é de 2.725ºK — próxima do zero absoluto.
Mas durante este período do Cosmos inicial (10-100 milhões de anos de idade), todo o Universo — cada milímetro dele — podia suportar líquidos e algum tipo de vida.
Existiam elementos químicos como o carbono e o oxigénio? e as estrelas em cujos núcleo são forjados estes elementos?
Sim, existiram as primeiras estrelas gigantes com uma vida útil muito curta (apenas 2-3 milhões de anos e, boom, transformaram-se em Supernovas) que poderiam ter expelido elementos químicos mais pesados do que o Hidrogénio e o Hélio, formando nuvens de poeira que se fundiram em asteróides, planetesimais e os ingredientes de vida — especialmente em regiões onde a matéria era mais densa, como as protogaláxias.
Talvez o antecessor da vida actual fosse exótico e prosperasse em líquidos igualmente exóticos a temperaturas muito baixas e decrescentes, fortemente mutado pelo ambiente de dura radiação, aquecendo-se sob o calor das primeiras estrelas, dando origem a modelos semi-minerais robustos que mais tarde semeariam o presentemente inóspito e frio Universo.
Durante um período que pode ter durado várias dezenas de milhões de anos, a vida primordial pode ter surgido em qualquer rocha, mesmo entre as estrelas — semeando o Cosmos com os germes da vida.
Depois, o Universo arrefeceu ainda mais e parte dessa química primordial poderá ter continuado nos primeiros planetóides, congelada em asteróides ou hibernando na poeira cósmica — pequenas sementes flutuando no Cosmos à espera de novos locais quentes e húmidos para continuarem a evoluir.
Se assim for, a vida poderá ser encontrada no espaço sideral em todos os ambientes adequados.
Mas esse percurso validaria a visão de uma evolução contínua e constante em que todas as oportunidades fossem aproveitadas pela vida — até mesmo todas as catástrofes planetárias poderiam ter provocado um salto em frente, acelerando a evolução ao limpar e redefinir nichos ecológicos — por exemplo, era necessário que os dinossauros morressem para que os mamíferos tivessem a sua oportunidade.
Recordando que o nosso planeta sofreu várias e vastas extinções e um período de congelamento (Terra Bola de Neve), após a maior parte das quais o tamanho e a complexidade dos organismos aumentou consideravelmente — talvez como resultado de maiores pressões evolutivas “bombeando” a evolução.
Assim nós humanos podemos estar entre os primeiros a alcançar a civilização tecnológica.
