A vida em nosso planeta é muito mais do que aquilo que vemos no dia a dia. Nos últimos
séculos, com a invenção de tecnologias como a microscopia ótica e eletrônica, pudemos enxergar além do limite da visão humana. Descobrimos o mundo dos microrganismos e percebemos que, na verdade, a vida macroscópica é apenas uma pequena fração da biosfera terrestre. Algo em torno de 90% de toda a biomassa do planeta está concentrada nesses seres unicelulares! Em nossos próprios corpos, temos mais células bacterianas (a grande maioria inofensiva) do que humanas. Nas últimas décadas, com a descoberta da estrutura do DNA e o desenvolvimento da biologia molecular e da metagenômica, pudemos explorar a biodiversidade de uma forma sem precedentes, avançando muito nosso conhecimento sobre a ecologia microbiana. Por meio dela, hoje sabemos que há uma diversidade sem precedentes de vida em praticamente todos os ambientes terrestres, do fundo das rochas e oceanos até a estratosfera, nos ambientes mais extremos e inóspitos. Apesar dessa grande variedade, os organismos vivos na Terra têm algumas propriedades em comum.
- Célula
Todos os organismos que já encontramos são feitos (ou dependem) de células – entidades compartimentalizadas (membrana semipermeável) com um sistema metabólico (feito de enzimas ou ribozimas) e um repositório de informação (material genético). As células são as unidades básicas de toda a vida que conhecemos e mesmo os vírus precisam delas para se reproduzir, do contrário não seriam nada mais que pacotes de material genético. Até onde sabemos, vida é feita de células, com alguma variedade de forma, tamanho e composição, mas com os mesmos princípios básicos de funcionamento. Esse é o que chamamos de o viés celular.
- Material genético
A informação nos sistemas biológicos, essencial para o metabolismo e reprodução, está
armazenada principalmente na sequência dos monômetros de macromoléculas orgânicas, DNA ou RNA. Estes são biopolímeros feitos de apenas 4 bases nucleotídicas: adenina, citosina, guanina e timina (ou uracil, no caso do RNA). Toda a vida no planeta usa exatamente o mesmo sistema informacional e o mesmo código de conversão entre nucleotídeos e aminoácidos (cada 3 bases codificando um aminoácido de uma proteína), e essa é a base do que é conhecido como o dogma central da biologia molecular (DNA RNA Proteína Função biológica),
- Carbono
Os blocos químicos que constituem a vida terrestre são moléculas orgânicas, feitas de um
esqueleto de carbono ligado principalmente a átomos de hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. O carbono permite a formação de uma grande variedade de estruturas moleculares, facilitando a formação de macromoléculas com funções químicas muitos específicas, como as eficientes enzimas, capazes de catalisar reações impossíveis de acontecerem naturalmente. Apesar de alguns outros elementos químicos, como o silício, poderem também formar macromoléculas, a diversidade química que eles podem gerar é inferior à do carbono, e, por isso, hoje acreditamos que ele é o melhor átomo para formar a base da vida, pelo menos da vida como conhecemos. Mas claro que ainda temos muito a aprender sobre as possibilidades de uma química diferente para a vida, estamos apenas começando a explorar esse campo de pesquisa em laboratório, e também com sondas espaciais, visitando, por exemplo, as luas geladas de Saturno, como Titã, onde as condições extremamente frias e com abundância de solventes orgânicos líquidos poderiam favorecer o uso de silício.
- Água
Assim como o carbono é o átomo mais versátil para formar a diversidade química necessária para criar estruturas vivas, a água é o solvente mais versátil para permitir a diversidade de reações necessárias para que esses sistemas funcionem de maneira eficiente. Sua estrutura química é simples, a molécula é pequena e polar, dissolvendo assim com facilidade íons e criando repulsão de grupos apolares, que podem gerar estruturas como micelas e membranas, a base da compartimentalização celular. Sua alta constante dielétrica também a torna um excelente isolante elétrico, permitindo a separação de cargas elétricas necessária para gerar os desequilíbrios de potencial que, por exemplo, permitem a síntese de ATP pelo acúmilo de prótons através de membranas. Essa é a base do metabolismo da vida terrestre, e, até onde sabemos, só é possível tendo a água como solvente. No entanto, assim como no caso do carbono, a ciência vem explorando alternativas químicas mais exóticas, e talvez consigamos mostrar que algum tipo de vida também seria possível baseada em outro tipo de solvente.
- Evolução
Todos os seres vivos do planeta, incluindo sistemas informacionais simplificados, como os vírus, evoluem segundo o que chamamos de evolução biológica ou Darwiniana. Isso quer dizer que ocorrem mudanças genotípicas, passadas de geração em geração, e que acarretam em mudanças de fenótipo com o tempo. Essas alterações de forma e função podem ser selecionadas segundo sua capacidade para aumentar o sucesso reprodutivo do indivíduo ou mesmo a manutenção de uma população ou de um único gene. A evolução é um processo totalmente natural, sem um propósito, intenção ou direcionalidade. Em última instância ela é baseada nas leis físicas e químicas, mas com uma complexidade muito além da previsibilidade dos sistemas determinísticos, gerando
continuamente novas espécies em nosso planeta, graças a interação entre os processos genéticos e ambientais. É uma propriedade intrínseca da vida como conhecemos, e talvez mesmo de qualquer tipo de vida que possa existir no Universo.
- Auto-organização
Sistemas vivos possuem a propriedade de diminuir a entropia (desorganização em nível
molecular) localmente, ao custo de energia e de um aumento da entropia global. Ou seja, utilizando uma fonte energética, como a luz solar ou um potencial químico, sistemas biológicos são capazes de utilizar moléculas, átomos e íons disponíveis no ambiente, organiza-los segundo as informações que possuem em seus códigos genéticos, e construir novas moléculas, novas estruturas celulares, com funções específicas. Essas estruturas, apesar de parecerem como se tivessem sido projetadas com uma função específica, quando vemos apenas o produto final, são, na verdade, resultado de um processo aleatório de geração de uma infinidade de opções selecionadas pelo ambiente (processo de seleção natural), ao longo de milhares, milhões e até mesmo bilhões de anos. Não há nenhuma fonte externa que defina como as estruturas biológicas devem ser (mas claro que há influência do ambiente), por isso as chamamos de auto-organizadas. Outras estruturas naturais altamente ordenadas, mas consideradas abióticas, como os cristais, também de auto-organizam, seguindo as leis físico-químicas atuantes sobre o sistema. No entanto, diferente dos sistemas vivos, elas fazem isso sem gastar energia total, pois a estrutura cristalina possui uma energia potencial final menor que a inicial, sendo o processo de cristalização termodinamicamente favorável (dependendo das condições de contorno, claro).
Apesar de estarmos ainda muito limitados à vida como conhecemos, nosso entendimento dos limites da vida tem se expandido muito. Nas últimas décadas, graças aos avanços nas técnicas de biologia molecular e de pesquisa de campo, estamos estudando nosso planeta desde quilómetros no fundo das rochas, oceanos e calotas polares até o alto da estratosfera. Em praticamente todos esses ambientes temos encontrado microrganismos (ou ao menos sequências de DNA amplificáveis e sequenciáveis dos mesmos) capazes de suportar às mais adversas condições ambientais.
Conhecidos como extremófilos, esses seres têm ampliado nossa visão de vida tradicional. No entanto, ainda assim, toda a vida encontrada até agora é baseada no viés celular e no dogma central da biologia molecular. Talvez, para realmente podermos construir uma teoria geral da vida, tenhamos mesmo que nos arriscar e procurar algo completamente diferente, seja em nosso planeta, seja fora dele. Alguns pesquisadores já estão explorando essa possibilidade, conjeturando e estudando diferentes formas hipotéticas de vida, no que estão chamando de biosfera oculta, que pode mesmo estar passando despercebida de nossos estudos, mesmo aqui na Terra, apenas por
ser muito diferente da vida tradicional.
Bibliografia
Margulis, Lynn, Dorian Sagan. 2002. O Que É Vida. Rio de Janeiro: Jorge Zahar.
Niño El-Hani, Charbel, Antonio Augusto Passos Videira, eds. 2000. O Que É Vida? Para Entender a Biologia Do Século XXI.
Rio de Janeiro: Relume Dumará.
séculos, com a invenção de tecnologias como a microscopia ótica e eletrônica, pudemos enxergar além do limite da visão humana. Descobrimos o mundo dos microrganismos e percebemos que, na verdade, a vida macroscópica é apenas uma pequena fração da biosfera terrestre. Algo em torno de 90% de toda a biomassa do planeta está concentrada nesses seres unicelulares! Em nossos próprios corpos, temos mais células bacterianas (a grande maioria inofensiva) do que humanas. Nas últimas décadas, com a descoberta da estrutura do DNA e o desenvolvimento da biologia molecular e da metagenômica, pudemos explorar a biodiversidade de uma forma sem precedentes, avançando muito nosso conhecimento sobre a ecologia microbiana. Por meio dela, hoje sabemos que há uma diversidade sem precedentes de vida em praticamente todos os ambientes terrestres, do fundo das rochas e oceanos até a estratosfera, nos ambientes mais extremos e inóspitos. Apesar dessa grande variedade, os organismos vivos na Terra têm algumas propriedades em comum.
- Célula
Todos os organismos que já encontramos são feitos (ou dependem) de células – entidades compartimentalizadas (membrana semipermeável) com um sistema metabólico (feito de enzimas ou ribozimas) e um repositório de informação (material genético). As células são as unidades básicas de toda a vida que conhecemos e mesmo os vírus precisam delas para se reproduzir, do contrário não seriam nada mais que pacotes de material genético. Até onde sabemos, vida é feita de células, com alguma variedade de forma, tamanho e composição, mas com os mesmos princípios básicos de funcionamento. Esse é o que chamamos de o viés celular.
- Material genético
A informação nos sistemas biológicos, essencial para o metabolismo e reprodução, está
armazenada principalmente na sequência dos monômetros de macromoléculas orgânicas, DNA ou RNA. Estes são biopolímeros feitos de apenas 4 bases nucleotídicas: adenina, citosina, guanina e timina (ou uracil, no caso do RNA). Toda a vida no planeta usa exatamente o mesmo sistema informacional e o mesmo código de conversão entre nucleotídeos e aminoácidos (cada 3 bases codificando um aminoácido de uma proteína), e essa é a base do que é conhecido como o dogma central da biologia molecular (DNA RNA Proteína Função biológica),
- Carbono
Os blocos químicos que constituem a vida terrestre são moléculas orgânicas, feitas de um
esqueleto de carbono ligado principalmente a átomos de hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. O carbono permite a formação de uma grande variedade de estruturas moleculares, facilitando a formação de macromoléculas com funções químicas muitos específicas, como as eficientes enzimas, capazes de catalisar reações impossíveis de acontecerem naturalmente. Apesar de alguns outros elementos químicos, como o silício, poderem também formar macromoléculas, a diversidade química que eles podem gerar é inferior à do carbono, e, por isso, hoje acreditamos que ele é o melhor átomo para formar a base da vida, pelo menos da vida como conhecemos. Mas claro que ainda temos muito a aprender sobre as possibilidades de uma química diferente para a vida, estamos apenas começando a explorar esse campo de pesquisa em laboratório, e também com sondas espaciais, visitando, por exemplo, as luas geladas de Saturno, como Titã, onde as condições extremamente frias e com abundância de solventes orgânicos líquidos poderiam favorecer o uso de silício.
- Água
Assim como o carbono é o átomo mais versátil para formar a diversidade química necessária para criar estruturas vivas, a água é o solvente mais versátil para permitir a diversidade de reações necessárias para que esses sistemas funcionem de maneira eficiente. Sua estrutura química é simples, a molécula é pequena e polar, dissolvendo assim com facilidade íons e criando repulsão de grupos apolares, que podem gerar estruturas como micelas e membranas, a base da compartimentalização celular. Sua alta constante dielétrica também a torna um excelente isolante elétrico, permitindo a separação de cargas elétricas necessária para gerar os desequilíbrios de potencial que, por exemplo, permitem a síntese de ATP pelo acúmilo de prótons através de membranas. Essa é a base do metabolismo da vida terrestre, e, até onde sabemos, só é possível tendo a água como solvente. No entanto, assim como no caso do carbono, a ciência vem explorando alternativas químicas mais exóticas, e talvez consigamos mostrar que algum tipo de vida também seria possível baseada em outro tipo de solvente.
- Evolução
Todos os seres vivos do planeta, incluindo sistemas informacionais simplificados, como os vírus, evoluem segundo o que chamamos de evolução biológica ou Darwiniana. Isso quer dizer que ocorrem mudanças genotípicas, passadas de geração em geração, e que acarretam em mudanças de fenótipo com o tempo. Essas alterações de forma e função podem ser selecionadas segundo sua capacidade para aumentar o sucesso reprodutivo do indivíduo ou mesmo a manutenção de uma população ou de um único gene. A evolução é um processo totalmente natural, sem um propósito, intenção ou direcionalidade. Em última instância ela é baseada nas leis físicas e químicas, mas com uma complexidade muito além da previsibilidade dos sistemas determinísticos, gerando
continuamente novas espécies em nosso planeta, graças a interação entre os processos genéticos e ambientais. É uma propriedade intrínseca da vida como conhecemos, e talvez mesmo de qualquer tipo de vida que possa existir no Universo.
- Auto-organização
Sistemas vivos possuem a propriedade de diminuir a entropia (desorganização em nível
molecular) localmente, ao custo de energia e de um aumento da entropia global. Ou seja, utilizando uma fonte energética, como a luz solar ou um potencial químico, sistemas biológicos são capazes de utilizar moléculas, átomos e íons disponíveis no ambiente, organiza-los segundo as informações que possuem em seus códigos genéticos, e construir novas moléculas, novas estruturas celulares, com funções específicas. Essas estruturas, apesar de parecerem como se tivessem sido projetadas com uma função específica, quando vemos apenas o produto final, são, na verdade, resultado de um processo aleatório de geração de uma infinidade de opções selecionadas pelo ambiente (processo de seleção natural), ao longo de milhares, milhões e até mesmo bilhões de anos. Não há nenhuma fonte externa que defina como as estruturas biológicas devem ser (mas claro que há influência do ambiente), por isso as chamamos de auto-organizadas. Outras estruturas naturais altamente ordenadas, mas consideradas abióticas, como os cristais, também de auto-organizam, seguindo as leis físico-químicas atuantes sobre o sistema. No entanto, diferente dos sistemas vivos, elas fazem isso sem gastar energia total, pois a estrutura cristalina possui uma energia potencial final menor que a inicial, sendo o processo de cristalização termodinamicamente favorável (dependendo das condições de contorno, claro).
Apesar de estarmos ainda muito limitados à vida como conhecemos, nosso entendimento dos limites da vida tem se expandido muito. Nas últimas décadas, graças aos avanços nas técnicas de biologia molecular e de pesquisa de campo, estamos estudando nosso planeta desde quilómetros no fundo das rochas, oceanos e calotas polares até o alto da estratosfera. Em praticamente todos esses ambientes temos encontrado microrganismos (ou ao menos sequências de DNA amplificáveis e sequenciáveis dos mesmos) capazes de suportar às mais adversas condições ambientais.
Conhecidos como extremófilos, esses seres têm ampliado nossa visão de vida tradicional. No entanto, ainda assim, toda a vida encontrada até agora é baseada no viés celular e no dogma central da biologia molecular. Talvez, para realmente podermos construir uma teoria geral da vida, tenhamos mesmo que nos arriscar e procurar algo completamente diferente, seja em nosso planeta, seja fora dele. Alguns pesquisadores já estão explorando essa possibilidade, conjeturando e estudando diferentes formas hipotéticas de vida, no que estão chamando de biosfera oculta, que pode mesmo estar passando despercebida de nossos estudos, mesmo aqui na Terra, apenas por
ser muito diferente da vida tradicional.
Bibliografia
Margulis, Lynn, Dorian Sagan. 2002. O Que É Vida. Rio de Janeiro: Jorge Zahar.
Niño El-Hani, Charbel, Antonio Augusto Passos Videira, eds. 2000. O Que É Vida? Para Entender a Biologia Do Século XXI.
Rio de Janeiro: Relume Dumará.
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