Origem da vida em Biologia

Estudos e dúvidas de como surgiu a vida na Terra são feitos até hoje. Durante muitos anos, a justificativa para o aparecimento dos seres vivos foi pela geração espontânea, a partir da abiogênese.  Na abiogênese os seres vivos surgem a partir da matéria bruta (material não vivo). Jan Baptista van Helmont foi um pesquisador que defendia a abiogênese, seguindo a teoria de Aristóteles de que a matéria bruta apresentava um “princípio ativo” que poderia dar origem aos seres vivos.

Uma das explicações para corroborar a abiogênese era colocar roupas sujas e trigo. Em alguns dias, essa combinação fazia surgir, por geração espontânea, ratos. Na verdade, sabemos que a camiseta suja serve de proteção e o trigo de alimento, fazendo com que ratos já nascidos que passavam pelo local ficassem ali se alimentando.

Porém, com o avanço científico e surgimento de novas tecnologias, poduderam-se realizar novos experimentos que forneceram evidências de que seres vivos só surgem pela reprodução de seres de sua própria espécie, ou seja, pela biogênese. Diversos pesquisadores realizaram experimentos e tiveram dificuldades para ter suas ideias aceitas na sociedade, porém no final a metodologia científica se provou válida e a biogênese passou a ser reconhecida como verdadeira.

Dentre os principais pesquisadores, podemos citar Francesco Redi, entre os primeiros cientistas a tentar derrubar a abiogênese, e Louis Pasteur, que comprovou de vez a biogênese.

Experimento de Redi

Francesco Redi foi um dos primeiros a realizar experimentos para questionar a geração expontânea. Ele fez um experimento simples: colocou um pedaço de carne dentro diferentes frascos, abertos, fechados ou com uma gaze (como uma tela). O pote aberto e o com gaze atraíam moscas, porém o fechado não. Apenas no pote aberto nasceram larvas de moscas, porém o fechado e o com gaze não apresentaram larvas de moscas na carne. Isso provou que não é da carne que surgem larvas, mas sim dos ovos que as moscas colocam na carne. Quando as moscas não chegam na carne, ela não apresenta larvas.

Esquema do experimentode Redi. A carne não é uma matéria que da origem à novas formas de vida, mas sim um meio ideal para alimentação de moscas adultas e para o desenvolvimento das larvas.

Como a ideia da abiogênese era bastante difundida, foi difícil para as pessoas da época aceitarem a biogênese. Com o surgimento do microscópio, surgiu a dificuldade de explicar de onde os microorganismos apareciam, e a abiogênese voltou a se fortalecer. Um dos responsáveis por esse retorno da abiogênese foi John Needham.

Experimento de Needham

John Needham fez experimentos utilizando um líquido com nutrientes (chamado de caldo nutritivo). Ele pegou frascos abertos e fechados e aqueceu os potes. Depois de um tempo, ambos os potes estavam contaminados com microorganismos. Needham disse que aquecer o caldo já seria suficiente para matar os seres vivos no frasco, então a matéria bruta, junto com nutrientes, podem apresentar uma “força vital” e originar a vida por abiogênese.

Esquema do experimento de Needham. No último momento, os dois frascos apresentavam o caldo nutritivo opaco pela presença dos microorganismos.

O pesquisador Lazzaro Spallanzani percebeu alguns erros no experimento de Needham, afinal ele tinha apenas aquecido o caldo nutritivo, e não fervido ele. Para Spallanzani, surgiam microorganismos nos dois frascos por Needham não havia tido cuidado para esterelizar o material corretamente. 

Experimento de Spallanzani

Lazzaro Spallanzani refez o experimento de Needham com algumas alterações: ao invés de apenas aquecer o caldo nutritivo, ele ferveu o líquido nos frascos, mantendo-os totalmente fechados durante todo o tempo. Depois disso, nenhum dos frascos apresentava desenvolvimento de microorganismos. Needham discutia dizendo que ao ferver o caldo nutritivo, Spallanzani havia destruido a “força vital” dos nutrientes.

Esquema do experimento de Spallanzani, onde após a fervura do caldo, não se desenvolviam microorganismos.

Apesar do experimento de Spallanzani ter corroborado a biogênese, a discussão dele com Needham gerava dúvidas entre outros cientistas, e junto com o conhecimento científico da época, a abiogênese se manteve como verdade. Apenas quando Louis Pasteur realizou seu experimento a biogênese passou a ser aceita como verdade.

Experimento de Pasteur 

Louis Pasteur fez o experimento do pescoço de cisne para dar mais força a hipótese da biogênese, visto que alguns outros pesquisadores ainda acreditavam na abiogênese. Um exemplo foi Félix Archimède Pouchet, um biólogo francês que discutia frequentemente a favor da abiogênese, e chegou a ter desentendimentos com Pasteur e seu trabalho. Para provar de vez a biogênese, Pasteur colocou dentro de um frasco contorcido um caldo nutritivo e depois o ferveu, com objetivo de eliminar os microrganismos. 

Esquema e etapas do experimento de Pasteur.

O frasco apresentava uma torção que impedia que microrganismos caíssem no caldo. Após a fervura, com o pescoço de cisne íntegro, não houve contaminação do caldo. Entretanto, após sua quebra, havia contaminação e proliferação dos microrganismos. Isso prova que os seres são oriundos de outros seres pré-existentes, refutando a ideia de que haveria uma “força vital” no ar e reforçando a hipótese da biogênese. 

Após entender que a vida surge a partir de outros seres vivos, através da reprodução, começaram as hipóteses e experimentos para tentar explicar como haveria surgido o primeiro ser vivo. 

Hipótese heterotrófica

Pela hipótese heterotrófica, os primeiros seres vivos seriam muito simples e não possuíam a capacidade de produzir seu alimento, se alimentando de substâncias presentes no meio. Acredita-se que esses seres extraíam energia das moléculas orgânicas por meio de mecanismos mais simples que a fermentação, já que não havia oxigênio disponível na atmosfera. Oparin foi um dos principais pesquisadores a defender esta hipótese.

- Teoria de Oparin e Haldane

As condições atmosféricas da Terra eram diferentes das atuais. Aleksander Oparin, a partir dessas informações, hipotetizou que, com a variação de temperatura, condensação de água e as descargas elétricas, formaram-se moléculas orgânicas como aminoácidos, que se uniam e formavam moléculas complexas, como as proteínas. A associação dessas proteínas com as moléculas de água formaram os coacervatos. 

Terra primitiva e moléculas presentes no ambiente. Após muitos anos, teriam se formados os coacervatos nos mares primitivos.

Coacervatos são formados com aglomerações de aminoácidos e moléculas de água.

Os coacervatos ficariam isolados do meio ambiente devido a uma película de água que se forma como uma membrana, protegendo as proteínas no seu iterior. No momento em que os isolados moleculares adquiriram a capacidade de crescer e se reproduzir, houve a possibilidade de surgimento de um ser vivo.  Este ser vivo seria unicelular procarionte, anaeróbico, heterotrófico e fermentador.

- Experimento de Miller e Urey

Estes experimentos foram feitos para corroborar a hipótese de Oparin, onde Miller criou um ambiente com gases semelhantes à Terra primitiva, e a partir de descargas elétricas, conseguiu formar aminoácidos.

Esquema do experimento de Miller e Urey.

Hipótese autotrófica

Nesta hipótese, os primeiros seres vivos eram quimiolitoautotróficos (produziam seu alimento a partir da energia liberada por reações químicas com componentes da crosta terrestre). Esses seres podiam viver em fendas vulcânicas submersas, onde ocorria liberação de gás sulfídrico (H2S). Um argumento a favor desta hipótese é a presença, atualmente, de arqueobactérias, que conseguem viver em fontes de água quente e ambiente bastante ácidos. A partir destes organismos houve a possibilidade de conquistar novos ambientes e teriam surgido os organismos fermentadores, depois os fotossintetizantes e por fim os aeróbicos (que utilizam o oxigênio).

Panspermia

A teoria da panspermia diz que partículas essenciais para o surgimento da vida, ou mesmo microorganismos vivos teriam caído na Terra através de meteoros ou outros corpos celestes, e esses seres então colonizaram e deram origem à vida na Terra. Apesar de algumas  evidências a favor do transporte de substâncias e compostos por meteoros, não há evidências de seres vivos sendo transportados. Além disso, esta teoria não responde como a vida se originou, apenas indica que a vida surgiu em outro lugar porém sem explicar como.

Pela teoria da Pansmermia, moléculas orgânicas ou microorganismos teriam vindo de fora do planta Terra através de meteoros, por exemplo.