Anjos & insetos. IV. Sopa primordial e transições evolutivas, por Felipe A. P. L. Costa

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Anjos & insetos. IV. Sopa primordial e transições evolutivas

por Felipe A. P. L. Costa [1]

Em termos filosóficos, o problema da origem da vida vem sendo remoído há séculos. No âmbito científico, mais especificamente, um marco importante foi a divulgação do modelo da sopa (ou caldo) primoridal, do bioquímico russo A. [Alexander] I. [Ivanovich] Oparin (1894-1980), na década de 1920 (ver Oparin 1977).

Modelo semelhante foi desenvolvido de modo independente por J. B. S. Haldane [2]. Ambos os modelos descrevem um cenário bem parecido: sob condições atmosféricas diferentes das atuais e tendo a luz solar como fonte de energia, compostos orgânicos simples teriam se formado espontaneamente na superfície do planeta, indo se acumular em corpos d’água. Gradativamente, os oceanos (ou mares rasos, mais perto da costa) teriam se convertido em um ‘caldo nutritivo’, no interior do qual as moléculas simples podem ter se combinado, dando origem a agregados maiores [3].

Um ponto de partida crucial, embora ainda controverso, diz respeito à composição da atmosfera pré-biótica (e.g., Oparin 1977, Cairns-Smith 1986). Na maioria das vezes, pressupõe-se que a atmosfera era redutora. (A atmosfera atual é altamente oxidante e, sob tais circunstâncias, os compostos orgânicos são rapidamente degradados.) De acordo com o modelo da sopa primordial, as substâncias simples presentes na atmosfera – e.g., metano (CH₄) e amônia (NH₃), além de dióxido e monóxido de carbono (CO₂ e CO), nitrogênio (N₂), água (H₂O) e hidrogênio (H₂) – propiciariam a formação espontânea de compostos orgânicos (e.g., hidrocarbonetos e aminoácidos). O processo seria intensificado por fontes externas de energia (e.g., luz ultravioleta do Sol, emissões radioativas e descargas elétricas). Os compostos produzidos iriam se acumulado em pequenos corpos de água ou mesmo em mares rasos, nas proximidades da costa – daí a ideia de ‘sopa’ ou ‘caldo’.

Nas palavras de Oparin (1977, p. 144; grafia original)

A acumulação de compostos formados foi muito importante nos mares e oceanos, para onde estes compostos passaram da atmosfera e das camadas superficiais da litosfera, e ficaram armazenados a uma profundidade suficiente para evitar a sua destruição pela radiação de curto comprimento de onda. Por estas razões, a quantidade [de] compostos orgânicos sintetizados na atmosfera e depositados nas águas da hidrosfera terrestre deve ter sido bastante considerável.

Transições evolutivas

No início da década de 1990, o biólogo inglês John Maynard Smith (ver nota 2) e o cientista húngaro Eörs Szathmáry (nascido em 1959) passaram a trabalhar juntos. Foi uma parceria duradoura e produtiva. Os dois publicaram vários trabalhos juntos, sobretudo a respeito das chamadas transições evolutivas [4].

Uma transição evolutiva pode ser entendida como um agregado de entidades de um nível hierárquico inferior, ambos os níveis tendo (presumivelmente) uma história própria de evolução por seleção natural – e.g., agregados de moléculas replicantes formando protocélulas, agregados de procariontes formando células eucarióticas, agregados de células eucarióticas formando organismos multicelulares, e assim por diante, até o surgimento da linguagem humana (para uma introdução, ver Maynard Smith & Szathmáry 2007).

Mas por que os agregados de um dado nível hierárquico ‘abririam mão’ da própria aptidão em favor da constituição de um agregado de nível superior [5]? Em linhas gerais, devemos presumir que a divisão de trabalho ou, de algum outro modo, a combinação de funções faz com que o agregado (e.g., protocélulas) seja tão ou mais eficiente que as entidades individuais mais simples que o integram (e.g., moléculas replicantes), ao menos sob determinadas circunstâncias, permitindo assim o surgimento de entidades de nível hierárquico superior.

O modelo das grandes transições organiza e orienta as nossas perguntas a respeito da história da vida na Terra (para um balanço recente, ver Szathmáry 2015). Com base nesse modelo, uma boa teoria sobre a origem da vida deverá ser capaz de responder a perguntas do tipo: como e por que as moléculas que caracterizam os seres vivos (aminoácidos, nucleotídeos etc.) se reuniram em polímeros replicantes (proteínas, ácidos nucleicos etc.) e como e por que os polímeros se reuniram em sistemas delimitados por membranas (protocélulas)?

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Notas

[1] O título deste artigo – os três anteriores estão aqui, aqui e aqui – faz alusão ao filme ‘Angels & insects’ (1995), de Phillip Haas, adaptado do romande ‘Morpho eugenia’ (1992), da escritora inglesa A. S. Byatt (assinatura literária de Antonia Susan Duffy [nascida em 1936]).

[2] O naturalista e polímata britânico J. [John] B. [Burdon] S. [Sunderson] Haldane (1892-1964) foi uma presença marcante na vida de muitos outros grandes cientistas. John Maynard Smith (1920-2004), por exemplo, foi estudar no Colégio Universitário de Londes (UCL na sigla em inglês) por causa de Haldane. Além da afinidade acadêmica, ambos eram de esquerda. JMS foi militante do Partido Comunista (1939-1946), mas abandonou o partido em 1956 (Haldane já havia abandonado), desencantado com o stalinismo – a gota d’água foi a invasão da Hungria pela URSS (Michod 2005). Haldane escreveu o prólogo da edição inglesa (1939) de A dialética da natureza, obra inacabada (escrita entre 1873 e 1883) do filósofo e militante político alemão Friedrich Engels (1820-1895). Um trecho (Engels 1979, p. 12; grafia original):

Se o método de pensamento de Engels se tivesse tornado mais familiar, a evolução de nossas idéias sôbre a física, ocorrida nos últimos trinta anos, teria sido menos trabalhosa. Se as suas observações sôbre o darwinismo fossem mais geralmente conhecidas, pelo menos a mim teriam poupado uma certa quantidade de raciocínios confusos.

Em 1957, Haldane deixou o UCL, indo para o Instituto Estatístico Indiano, em Calcutá (1957-1961); foi em seguida para Bhubaneswar (1962-64), capital do estado de Orissa, no sudeste da Índia, onde faleceu (Dronamraju 2010).

[3] Há outros modelos explicativos – para uma revisão comparativa recente, ver Kitadai & Maruyama (2018). A hipótese da argila, por exemplo, formulada pelo químico inglês A. [Alexander] G. [Graham] Cairns-Smith (1931-2016), na década de 1960, afirma que os primeiros organismos eram formados de cristais inorgânicos e não de moléculas orgânicas, como os atuais. Eles teriam surgido a partir de processos de cristalização em soluções aquosas ligeiramente supersaturadas – em português, ver Cairns-Smith (1986).

[4] Ambos já haviam escrito sobre a evolução da complexidade, mas foi a partir de Maynard Smith & Szathmáry (1995) que o modelo das grandes transições ganhou destaque.

[5] Perguntas como esta estão no cerne dos estudos biológicos a respeito da individualidade, um modo ligeiramente diferente de lidar com a questão da complexidade – ver Buss (1987) e Pepper & Herron (2008); em português, ver Bonner (1983).

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Referências citadas

+ Bonner, JT. 1983. A evolução da cultura nos animais. RJ, Zahar.

+ Buss, LW. 1987. The evolution of individuality. Princeton, PUP.

+ Cairns-Smith, AG. 1986. Sete pistas para a origem da vida. Lisboa, Presença.

+ Dronamraju, K. 2010. J. B. S. Haldane’s last years: his life and work in India (1957-1964). Genetics 185: 5-10.

+ Engels, F. 1979 [1883]. A dialética da natureza, 3ª edição. RJ, Paz e Terra.

+ Kitadai, N & Maruyama, S. 2018. Origins of building blocks of life: A review. Geoscience Frontiers 9: 1117-53.

+ Maynard Smith, J & Szathmáry, E. 1995. The major transitions in evolution. Oxford, OUP.

+ —— & ——. 2007 [1999]. As origens da vida: Do nascimento da vida às origens da linguagem. Lisboa, Gradiva.

+ Michod, RE. 2005. John Maynard Smith. Annual Review of Genetics 39: 1-8.

+ Oparin, AI. 1977 [1966]. Génese e evolução inicial da vida na Terra. Lisboa, Livros do Brasil.

+ Pepper, JW & Herron, MD. 2008. Does biology need an organism concept? Biological Review 83: 621-7.

+ Szathmáry, E. 2015. Toward major evolutionary transitions theory 2.0. PNAS 112: 10104-11.

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[Nota adicional: artigo extraído e adaptado do livro O evolucionista voador & outros inventores da biologia moderna (2017); para informações adicionais a respeito da obra, inclusive sobre o modo de aquisição por via postal, ver aqui; para conhecer outros artigos e livros do autor, ver aqui.]