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Origem da vida e os desentendimentos entre Ciência e Religião

Você provavelmente já se perguntou várias vezes como a vida começou. Esse é um questionamento que muitas pessoas possuem e causa um grande debate entre ciência e religião.

Ciência e religião utilizam abordagens distintas para explicar a realidade. Para nós, cientistas, a forma como tentamos entender o mundo natural é aplicando o método científico. Isso quer dizer que, a partir de experimentação e observação dos eventos naturais ao longo dos anos, nós formulamos hipóteses que podem ser confirmadas ou refutadas.

Sabemos que o Homo sapiens é uma espécie bem curiosa e essa curiosidade nos ajudou a sobreviver ao longo dos anos, pois modificamos o nosso entorno como nenhuma outra espécie, utilizando a nossa capacidade de observação do ambiente e da experimentação. Com o passar do tempo, melhoramos o nosso entendimento sobre o mundo natural e aperfeiçoamos as formas de transmitir esse conhecimento entre as gerações. Assim, nós sobrevivemos e nos multiplicamos. E como multiplicamos! Somos 7,5 bilhões e continuamos contando. Por conseguinte, com a formação das diversas sociedades em diferentes locais do planeta Terra, utilizamos a nossa observação e imaginação para responder as nossas curiosidades e dúvidas mais basais, como: qual é a nossa origem? Qual é a origem da vida?

Penso que a ideia por trás dessas perguntas talvez esteja associada ao fato de que, sabendo a origem, talvez encontremos um motivo para a nossa existência. Assim, centenas de religiões e crenças oferecem as respostas para esses anseios da nossa espécie. Seguindo essa lógica, nós sempre praticamos ciência. Nós sobrevivemos por conta da ciência e, ao mesmo tempo, utilizamos a nossa abstração do mundo natural para criar religiões e, em muitas delas, obter o conforto para as nossas perguntas. Porém, a ciência aplicada à sobrevivência – como práticas agrícolas, contar o tempo, cozinhar os alimentos e explorar o mundo natural – sempre foi permitida. Mas à medida que a nossa curiosidade foi aumentando e o caminho da ciência começou a cruzar com o da religião historicamente estabelecida, as coisas mudaram de configuração.

Com o passar dos anos, religião e moral se tornaram um bloco único e passaram a atuar como organizadores sociais. Assim, a expansão do conhecimento científico se tornou algo considerado perigoso, pois as respostas que a experimentação científica nos trouxe começaram a ameaçar interesses religiosos e, com isso, abalaram também os fundamentos de uma ordem social, majoritariamente religiosa. Por outro lado, como o progresso científico sempre trouxe mais conforto para o ser humano, a ciência também era vista como algo bom, desde que estivesse aprisionada em uma caixinha de só prover produtos. As outras áreas do conhecimento como o campo social, político e moral sempre foram reservadas, e continuam sendo nos dias atuais, obrigatoriamente à religião.

Por outro lado nós, cientistas, enfrentamos os bloqueios ao longo dos séculos para expandir o nosso conhecimento sobre o mundo. Com isso, mais cedo ou mais tarde, chegamos nas fronteiras da nossa caixinha científica, sendo que, agora, temos respostas para muitas dúvidas que antes eram atribuídas a uma criação divina. Para começar a citar essas descobertas, é impossível não lembrar de Darwin que presenteou a humanidade com o livro “A origem das espécies”. Nos dias de hoje, até o representante de uma das maiores religiões mundiais (o papa) de alguma forma aceita a ideia da evolução. A outra novidade é que agora estamos muito próximos de outra descoberta: a explicação sobre a origem da vida. Os cientistas estão a cada ano mais empenhados em solucionar essa questão e possuem alguns experimentos que comprovam esses dados. Vamos lá!

Atualmente, os fósseis mais antigos conhecidos têm cerca de 3,5 bilhões de anos, 14 vezes a idade dos primeiros dinossauros [1]. Porém, em agosto de 2016, pesquisadores descobriram registros fósseis na Austrália de uma comunidade de microorganismos, chamados de estromatólitos [2], que datam 3,7 bilhões de anos. Outro estudo ainda mais recente, em março de 2017, mostra evidências de vida na Terra há aproximadamente 4,28 bilhões de anos. Lembrando que a Terra em si não é muito mais antiga: os cálculos mais aceitos revelam que o nosso planeta foi formado há 4,5 bilhões de anos, isso quer dizer que a vida na Terra teve origem muito cedo.

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Estromatólitos (Fonte: Nutman e colaboradores, Nature).

As descobertas não param por aí. A curiosidade científica nos fez olhar para o mundo através de lentes de aumento, e com a criação do primeiro microscópio no século XVII nós descobrimos algo fantástico: as células! Não demorou muito para a gente entender que todos os seres vivos eram formados por células (nota 1). Além disso, diversos organismos que vivem nos mais diferentes lugares do planeta possuem apenas uma única célula, como por exemplo as bactérias. Ao observar a atual árvore da vida, podemos notar que quase todos os ramos principais são compostos por esses seres unicelulares.

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Árvore da vida (Fonte: Hug, Banfield e colaboradores, Nature Microbiology).

Enxergar essas unidades celulares nos fez pensar sobre como as células podem ter se formado e o que existe dentro de uma única célula. O desenvolvimento de tecnologia nos permitiu identificar que as células possuem internamente diferentes organelas, que são majoritariamente estruturas formadas por proteínas, e estas, utilizando uma explicação bem básica, são resultado de ligações entre diferentes elementos químicos.

Assim, após esta descoberta, a saga para entender como os elementos químicos presentes na Terra inicialmente se transformaram em compostos orgânicos começou! A primeira hipótese, que é muito conhecida, fala sobre uma sopa primordial de elementos químicos. Essa proposta é proveniente da junção de ideias de dois cientistas, o soviético Alexander Oparin e o biólogo inglês John B.S. Haldane. A ideia de Oparin-Haldane basicamente é que os oceanos primitivos eram como uma sopa quente, que possibilitaria a combinação de diferentes compostos químicos e assim, espontaneamente, o aparecimento dos primeiros organismos vivos [3]. A vida então não precisaria de nada divino para ser explicada.

Essa hipótese era instigante e foi até mesmo encontrada em uma correspondência de Darwin anos antes de ser pensada por Oparin e Haldane, na qual ele dizia:

“Mas, se (Oh, mas que grande “se”) pudéssemos conceber em algum lago pequeno e quente com todos os tipos de amônia e sais fosfóricos com a presença de luz, calor, eletricidade assim um composto protéico foi quimicamente formado, pronto para passar por mudanças mais complexas…”

Porém, o problema para todos esses questionamentos era conseguir realizar um experimento para testar essa hipótese. Nesse momento, surgem outros dois cientistas nesta história, Harold Urey e Stanley Miller. Urey, ganhador de um prêmio Nobel, explicou em uma palestra que a atmosfera inicial era praticamente desprovida de oxigênio, e que isso seria o suporte para a teoria da sopa primordial. Miller, que estava na plateia, propôs para o professor testar essa ideia, e assim o fez em 1952. Ele conectou por meio de frascos de vidro quatro produtos químicos (água fervente, gás hidrogênio, amônia e metano) e submeteu esses gases à choques elétricos, para simular relâmpagos.

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Experimento de Miller e Urey (Fonte: Francis Leroy, Biocosmos/Science Photo Library).

Miller descreveu que após o primeiro dia a água estava um pouco rosa e no final da semana turva e avermelhada. Ao analisar seu conteúdo, ele encontrou dois aminoácidos formados: glicina e alanina. E olha que incrível, as proteínas, que são basicamente a constituição dos seres vivos, são formadas por uma cadeia de nada mais, nada menos do que aminoácidos! Os resultados foram publicados na revista Science em 1953 [4].

Com o passar dos anos, outros cientistas começaram a encontrar maneiras de criar moléculas biológicas simples a partir de soluções químicas, e uma explicação para o mistério sobre a origem da vida parecia próxima. Porém, ao mesmo tempo ficou claro que a vida era mais complicada do que se pensava. Células vivas possuem um modo de funcionamento próprio, não são apenas uma bolha com produtos químicos dentro, e uma das características que as tornam especiais é a capacidade de se dividirem.

Contribuições para o entendimento dessa incrível maquinaria celular foram impulsionadas com o descobrimento do DNA em 1953 [5]. Na verdade, proteínas são estruturas quimicamente complexas, e entender o processo de conversão de uma simples molécula de DNA em RNA, e esse RNA posteriormente em proteínas, trouxe várias outras ideias para explicar a origem da vida. Aqui no blog existem dois textos muito bons sobre esse assunto, o primeiro trata da descoberta do DNA e o outro sobre este processo de conversão.

O processo DNA-RNA-proteína ocorre em todas as células existentes. Assim, explicações sobre a origem da vida devem basicamente mostrar como essa “trindade biológica” começou a funcionar. Sobre esse tema, você deve estar pensando agora. “- Isso é muito complicado!” E, na verdade, é sim. Mas os cientistas olharam para o processo e pensaram que, talvez, se fosse possível encontrar um composto químico orgânico que conseguisse reproduzir-se por si mesmo, esse poderia ser a chave para o questionamento de como a vida surgiu. E assim surgiu a hipótese do “mundo de RNA”.

Esta hipótese foi proposta por Walter Gilbert em 1986 [6]. Ele sugeriu que moléculas de RNA poderiam realizar atividades catalíticas necessárias para se auto montar a partir de uma sopa de nucleotídeos. Ao cortar e colar diferentes pedaços, as moléculas de RNA poderiam criar sequências cada vez mais úteis, e isso tudo passaria por aperfeiçoamento até chegar a versão de vida que temos hoje. A ideia ganhou um suporte muito grande em 2000, quando outro cientista, Thomas Steitz, ao detalhar a imagem dos ribossomos, descobriu que o RNA era o centro do funcionamento desta organela [7]. Ribossomos são tão antigos e fundamentais para a formação da vida, que fez com que a hipótese do mundo de RNA parecesse possível. Porém, os problemas dessa hipótese são que, primeiro, até os dias atuais ainda não foi encontrado um RNA que pudesse se auto-replicar inteiramente. Segundo, será que a estrutura química do RNA poderia ser formada nas condições da Terra antigamente?

Assim, outro time de cientistas propôs uma nova teoria de que a vida tenha surgido como um mecanismo para aproveitar energia, ou melhor, ter um metabolismo. Afinal, ao observar o mundo natural a ordem dos acontecimentos é nascer, crescer e se reproduzir, assim, para alguns pesquisadores, a energia para crescer seria primordial e ainda mais importante do que a reprodução. Seguindo essa lógica, os cientistas buscaram por locais capazes de prover energia para a existência de uma célula e com composição química similar à que observamos nos organismos atualmente e, no fundo do Oceano Pacífico, pesquisadores liderados por Jack Corliss descobriram as fontes hidrotermais. A ideia é que essas fontes hidrotermais pudessem criar complexas misturas de produtos químicos e que cada abertura funcionasse como uma espécie de bomba de sopa primordial [8].

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Fontes hidrotermais e a formação de células (Fonte: Richard Bizley/Science Photo Library).

O fluxo de água, aliado ao calor e a pressão, faria com que compostos orgânicos simples, como os elementos presentes no ambiente, se tornassem mais complexos, como aminoácidos, nucleotídeos e açúcares, que posteriormente se ligariam em cadeias – formando carboidratos, proteínas e o próprio DNA. Então, a medida que a água perdesse calor, esses compostos teriam se juntado e formado as primeiras células simples. Aliando essa hipótese à outras descobertas de fontes hidrotermais alcalinas no oceano e, unindo com toda a tecnologia que temos atualmente, pesquisadores publicaram em 2016 [9] a ideia de um ancestral comum universal entre todos os organismos da Terra, denominado LUCA (Last Universal Common Ancestor), em português, último ancestral comum universal.

Para investigar essa possibilidade, os pesquisadores analisaram 1.930 microorganismos modernos e identificaram 355 genes comuns. A ideia é que provavelmente esses 355 genes foram transmitidos, de geração em geração, remetendo a um único antepassado comum. Porém, o problema para esta hipótese é reproduzir em laboratório essa possibilidade. E o mais legal, um grupo está atualmente trabalhando na construção de um reator para reproduzir as condições de um ambiente prebiótico onde a vida poderia ter surgido [10] e, com isso, talvez teremos novidades nos próximos anos.

Além desses trabalhos, um terceiro grupo de pesquisadores apostou na hipótese de um “mundo de lipídeos” [11]. A ideia é que para existir uma célula, precisa existir proteção, precisa existir uma membrana. Assim, unindo essa ideia com o “Mundo de RNA”, os pesquisadores criaram em laboratório as protocélulas [12]. Essas protocélulas podem manter seus genes internamente enquanto absorvem moléculas úteis de fora, e ainda crescer, se dividir, e até mesmo competirem entre si. O RNA pode se replicar dentro dessas estruturas e elas conseguem “sobreviver” a temperaturas de até 100 °C.

Por fim, os cientistas pararam de pensar em teorias separadas e juntaram todas as ideias em uma única. Ao constatar a constituição química das células atuais, como a presença de potássio e fosfato, e além disso metais, que são necessários para o funcionamento de várias enzimas, os pesquisadores encontraram um cenário ideal para o surgimento da vida. A ideia com todas essas pistas é que a vida surgiu em lagoas de superfície em uma área geotérmica-ativa, com abundância de radiação ultravioleta do Sol. As protocélulas nesse ambiente poderiam ficar em zonas mais frias na maior parte do tempo, mas seguindo o fluxo da água teriam também ciclos de aquecimento que poderia auxiliar no processo de replicação do RNA. Além disso, haveriam correntes, conduzidas por essa diferença de temperatura no lago que poderiam ajudar a dividir as protocélulas [13].

Agora, será muito trabalho em laboratório para tentar provar esta nova hipótese. Mas finalmente estamos mais perto do que nunca de descobrir a verdade sobre a nossa origem. Em 1859 Darwin revolucionou o mundo com a verdade sobre a origem das espécies, apresentando dados tão claros que podem ser comprovados diariamente. Você consegue imaginar como o mundo irá reagir quando a verdadeira história da origem da vida for contada?

Agora que entendemos todo esse cenário de descobertas, fica difícil acreditar que toda essa complexidade de relações possa ser explicada por um evento que durou apenas sete dias, como é apresentado por muitas perspectivas teológicas. Por isso, apesar da importância cultural que as religiões têm para o desenvolvimento da sociedade e da própria humanidade, precisamos ser bem cautelosos quando se trata de utilizar suas perspectivas, principalmente para a criação de políticas públicas envolvendo ciência, educação e saúde.

Podemos avançar muito mais em nosso conhecimento e chegar a conclusões inimagináveis atualmente, mas as descobertas científicas necessitam de uma sociedade que apoie a ciência e entenda as contradições existentes no que hoje é tido como senso comum da própria sociedade.

Notas:

  1. Deixarei fora dessa discussão todas as conceituações teóricas sobre os vírus serem ou não organismos vivos.

Bibliografia utilizada:

  1. Allwood, A.C., Walter, M.R., Burch, I.W., Kamber, B.S. 3.43 billion-year-old stromatolite reef from the Pilbara Craton of Western Australia: Ecosystem-scale insights to early life on Earth. Precambrian Research. 158, 3-4, p. 198-227, 2007.
  2. Nutman, A.P., Bennet, V.C., Friend, C.R., Van Kranendonk, M.J., Chivas, A.R. Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures. Nature. 537, p. 535-539, 2016.
  3. Oparin A.I. The origin of life. 29 p.
  4. Miller S.L. A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions.  Science. 1953. 
  5. Watson J.D., Crick, F.H.C. Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature. 171, p. 737-738, 1953.  
  6. GIlbert. W. Origin of life: The RNA world. Nature. 319, 618, 1986.  
  7. Cech, T.R. The Ribosome is a Ribozyme. Science. 289, 5481, p. 878-879, 2000.
  8. Corliss, J.B., Dymond, J., Gordon, L.I., Edmond, J.M., Herzen, R.P., Ballard, R.D., Green, K., Williams, D., Bainbridge, A., Crane, K., Andel, T.H. Submarine Thermal Sprirngs on the Galápagos Rift. Science. 203, 4385, p. 1073-1083, 1979.
  9. Weiss, M.C., Sousa, F.L., Mrnjavac, N., Neukirchn, S., Roettger, M., Nelson-Sathi, S., Martin, W. The physiology and habitat of the last universal common ancestor. Nature Microbiology. 16116, 2016.
  10. Herschy, B., Whicher, A.,  Camprubi, E., Watson, C., Dartnell, L., Ward, J., Evans, J.R.G., Lane, N. An Origin-of-Life Reactor to Simulate Alkaline Hydrothermal Vents. Journal of Molecular Evolution. 79, 5-6, p. 213–227, 2014.
  11. Segré, D., Ben-Eli, D., Deamer, D.W., Lancet, D. The lipid World. Origins of life and evolution of the biosphere. 31, 1–2, p. 119–145, 2001.
  12. Hanczyc, M.M., Fujikawa, S.M., Szostak., J.W. Experimental Models of Primitive Cellular Compartments: Encapsulation, Growth, and Division. Science. 302, 5645, p. 618-622, 2003.
  13. BBC earth (Michael Marshall). The secret of how life on earth began. 2016.