O
estudo da matéria viva está no centro de todos os esforços científicos
atuais. As recentes vitórias da ciência incluem a clonagem de Dolly, a
ovelha, e a obtenção da se qüência dos três bilhões de nucleotídeos dos
cromossomos humanos.1 Mas, estranhamente, a própria vida não é o objeto
de maior estudo. Os cientistas parecem pensar casualmente na existência
da vida. É difícil achar qualquer discussão sobre a essência da vida em
monografias ou compêndios correntes. Essas publicações explicam muito
bem a composição da matéria viva e como seus elementos funcionam. Mas
tal informação não é suficiente para explicar a vida e por que os
constituintes da matéria viva são, em si mesmos, sem vida.
Decomponhamos,
a título de exemplo, a matéria viva e então recombinemos seus
componentes isolados. Essa pesquisa irá fornecer uma coleção
impressionante de substâncias inertes, mas não com vida. Até aqui a
ciência não pôde criar a matéria viva em laboratório. Será isso por que a
matéria viva contém um ou mais componentes que não podem ser supridos
pelo químico? A resposta, como desenvolvida neste artigo, apresentará um
ponto importante quanto à origem da vida.
Qual é a origem da vida?
Há
mais de cem anos, Louis Pasteur e outros demonstraram a tolice da
abiogênese — a transformação espontânea de matéria sem vida em
organismos vivos. Os biólogos agora dizem simplesmente: “Vida só pode
provir de vida”. Não obstante, os cientistas geralmente aceitam o
conceito de que a vida se desenvolveu abiologicamente numa Terra
primitiva. Assim fazendo, para sua própria conveniência, eles afirmam
que as condições do “mundo primitivo” eram apropriadas à geração
espontânea da vida.
Outros teorizam sobre a possibilidade de a
vida ter sido importada do espaço exterior para a Terra. Embora a Terra
esteja populada por milhões de diferentes espécies de organismos, não
há evidência de vida em qualquer parte no sistema solar. E, além disso,
há três e meio anos-luz de espaço vazio até a estrela mais próxima, a
Alfa do Centauro.
A última opção lógica para a origem da
vida é a criação realizada por um Criador sobrenatural. Mas a ciência,
em sua tentativa de explicar tudo por leis naturais, rejeita essa opção
como estando fora dos limites científicos.
A vida não é uma entidade tangível
A vida não é uma entidade tangível. Não
pode ser posta num recipiente e manuseada. Somente vemos “vida” em
associação com espécies únicas de matéria, as quais têm capacidade de
crescer, dividir-se em réplicas e também de responder a vários estímulos
externos, utilizando luz ou energia química para efetuar todas essas
coisas.2
O termo vida tem diferentes sentidos,
podendo referir-se a um organismo, um órgão ou uma célula. Órgãos
humanos podem continuar a viver depois da morte da pessoa se, dentro de
certo tempo, forem transplantados para um indivíduo vivo. A
sobrevivência de um fígado, rim ou coração transplantado, significa algo
bem diferente da “vida” humana. Ademais, a vida de cada órgão depende
da vitalidade de suas células.
Todas as manifestações de vida dependem
de células vivas, as unidades mais fundamentais da matéria viva. Quando
uma célula viva se divide, remanesce uma coleção muito complexa de
estruturas subcelulares, mas sem vida: membranas, núcleos, mitocôndrias,
ribossomos, etc.
Há uma seqüência ininterrupta entre
matéria viva e não-viva, como alguns afirmam? Se houver, a questão da
origem da vida torna-se discutível. Evoluir de um estado para outro
seria semelhante a outras transformações químicas. Exemplos de
organismos que supostamente transponham o abismo entre o vivo e o
não-vivo incluem vírus, príons, microplasmas, rickéttsias e clamídias.
Com efeito, vírus e príons são
biologicamente ativos, mas entidades nãovivas. O termo “vírus vivo” é
inapropriado, embora os vírus sejam agentes biologicamente ativos e
infectem células vivas. Os príons são proteínas singulares que têm a
capacidade de alterar as estruturas de outras proteínas.3 As proteínas
recém-transformadas, por sua vez, exercem atividade priônica, criando um
efeito-dominó de alteração protéica. A propriedade priônica faz com que
eles se tornem infecciosos. Para sua reprodução os príons, como os
vírus, precisam de células vivas.
Rickéttsias, clamídias e microplasmas,
por outro lado, acham-se entre os menores organismos vivos. Os primeiros
dois têm sérias deficiências metabólicas e só podem existir como
parasitas intracelulares. Há um vasto abismo entre matéria viva e a
não-viva. Isso reflete melhor nossa incompetência de extrair vida de
matéria anorgânica em laboratório.
A composição da matéria viva
Estruturalmente
a matéria viva é composta de uma combinação de água e de moléculas
grandes, frágeis e sem vida, de proteínas, polissacarídeos, ácidos
nucléicos, e lipídios. A Tabela 1 fornece a composição química de uma
célula bacteriana típica, a Escherichia coli.
A água serve de meio em que as mudanças
químicas ocorrem. Proteínas e lipídios são os principais componentes
estruturais das células. As proteínas também controlam todas as mudanças
químicas. Sem mudanças químicas a vida não pode existir. Saber como as
proteínas interajem com as transformações químicas é indispensável à
compreensão da base química da vida.
A estrutura das proteínas: uma analogia idiomática
As proteínas existem em milhares de
formas diferentes, cada qual com propriedades químicas e físicas únicas.
Essa diversidade se deve a seu tamanho. Cada proteína pode conter
centenas de aminoácidos, e há vinte aminoácidos diferentes. O que cada
proteína é capaz de fazer depende da ordem em que seus aminoácidos estão
ligados. Para compreendermos esse aspecto biológico, consideremos a
analogia da linguagem escrita.
Em qualquer língua, o significado das
palavras depende da seqüência das letras. No alfabeto inglês, por
exemplo, temos vinte e seis letras. Com elas formamos as palavras. Umas
500 mil diferentes combinações de letras são reconhecidas como palavras
significativas. Com algum esforço poderíamos produzir outras 500 mil, ou
mais, combinações sem sentido. Semelhantemente, os milhões de
diferentes proteínas representam uma fração minúscula de todas as
combinações possíveis de aminoácidos. 4
Quando as palavras são escritas
erradamente, seu sentido fica adulterado ou perdido. De igual modo, para
que as proteínas funcionem adequadamente, seus aminoácidos precisam
estar na seqüência de outros em ordem correta. Os resultados de
alterações na seqüência de aminoácidos podem ser drásticos. A proteína
transportadora de oxigênio no sangue, a hemoglobina, é constituída de
quatro cadeias de mais de 140 aminoácidos cada uma. Na anemia
falciforme, uma doença hereditária, apresenta-se um aminoácido alterado
na sexta posição de uma seqüência específica de 146. Essa mudança causa
distorção nos glóbulos vermelhos, o que resulta em anemia e muitos
outros problemas.
Informação genética e seqüências de aminoácidos
Como o sistema produtor de proteínas
conhece as seqüências corretas de aminoácidos para cada uma das milhares
de proteínas? Os cromossomos de cada célula são bibliotecas repletas de
tais informações. Cada volume dessa biblioteca é um gene. Quando a
célula necessita de certa proteína, ela ativa o gene dessa substância e a
síntese tem início. Os detalhes desse processo podem ser vistos em
qualquer compêndio atual de biologia ou bioquímica. Basta lembrar que
mais de cem eventos químicos distintos têm de ocorrer para que a síntese
da proteína aconteça.
Todas as manifestações da vida dependem
de transformações químicas. Essas modificações sucedem quando grupos de
átomos (moléculas) ganham, perdem ou re-arranjam seus elementos. Uma
classe de proteínas, as enzimas, unem moléculas específicas e facilitam
suas transformações químicas. Na Escherichia coli, ou bacilo coliforme,
há cerca de 3.000 diferentes tipos de enzimas, os quais facilitam 3.000
mudanças químicas diferentes.
As enzimas aceleram intensamente as
reações. Isso poderia ser um problema grave porque, quando uma reação é
completada, seu ponto final, conhecido como equilíbrio, é alcançado, e
não ocorrem outras mudanças químicas posteriores. Uma vez que a vida
depende de mudanças químicas, quando todas as reações atingem seus
pontos finais, a célula morre.
É impressionante que na matéria viva
nenhuma das reações jamais atinge o equilíbrio. A razão é que as
mudanças químicas estão interligadas, de modo que o produto de uma
modificação química forma a substância básica para a seguinte. Se as
moléculas biológicas fossem representadas pelas letras maiúsculas do
alfabeto, uma seqüência típica de conversões químicas apareceria como a
Figura 1 ilustra.
Tal seguimento, ou “trilha bioquímica”,
parece-se como uma linha de montagem industrial. O produto final deste
traçado particular, a substância F, é utilizado pela célula e, portanto,
não se acumula. Na matéria viva ou orgânica, cada um dos milhões de
moléculas (Tabela 1) é mantido em seu rumo. Qualquer deficiência ou
excesso resulta imediatamente em ajustes nas taxas de transformações
químicas.
A Figura 2 mostra que numa célula viva a
matéria é organizada em hierarquias sucessivamente mais complexas. As
flechas representam traçados bioquímicos que vão desde substâncias
simples até as complexas. A dependência recíproca entre os componentes
celulares na direção vertical, é comparada às relações lógicas entre
letras, palavras e sentenças da linguagem escrita, até o nível de um
livro.
Contudo, o grau de tolerância a erros é
muito menor em biologia. Palavras malsoletradas, sentenças confusas ou
parágrafos faltantes podem inutilizar um documento. Mas por causa da
estreita interdependência funcional de seus componentes, as células
estariam em grande dificuldade se suas partes não fossem completadas
integralmente.
Há também uma complementação horizontal
entre os componentes celulares. Por exemplo, as proteínas não podem ser
manufaturadas sem a assistência dos ácidos nucléicos; e ácidos nucléicos
não podem ser sintetizados sem as proteínas. De uma perspectiva química
evolucionista, esse problema se parece com o enigma clássico da
“galinha e do ovo”. (Ver a Figura 2.)
Toda senda biossintética conduz a níveis
sucessivamente mais complexos de organização da matéria. Toda vereda é
regulada de modo que seu produto seja apropriado para as necessidades da
célula. A vida da célula depende da operação harmoniosa e quase
simultânea de seus vários componentes. Durante um crescimento
equilibrado existe um estado constante; isto é, há apenas perturbações
mínimas no fluxo de matéria através de suas trilhas. Como não é
permitido a nenhuma das reações atingir seu ponto final, cada uma das
milhares de reações químicas interligadas se encontra num estado de
desequilíbrio constante.
Tentativas químicas evolucionistas
Se há forças naturais que produzem vida,
devíamos buscar diligentemente descobri-las e usá-las. Se a abiogênese
fosse possível, poderia ser aproveitada para restaurar a vida das
células, órgãos e mesmo organismos mortos. Quem argumentaria que a
criação de matéria viva, ou a reversão da morte, não seria a descoberta
mais significativa para a humanidade?
Contudo, a história de bioquímica sugere
que isso é improvável. Na década de 1920, quando Oparim e Haldane
primeiramente propuseram que a vida se originou espontaneamente numa
Terra primitiva, a bioquímica estava em sua infância. Mesmo esse
conceito era uma elaboração da idéia de Darwin, de que a vida surgiu num
lago morno.5 O primeiro curso metabólico só foi descrito na década de
1930. A estrutura e a função do material genético começaram a ser
compreendidas na década de 1950. A primeira seqüência dos aminoácidos de
uma proteína, a insulina, foi traçada em 1955, e a primeira seqüência
de nucleotídeos do cromossomo de um organismo vivo foi publicada em
1995.
À medida que a base química da vida
começou a ser mais bem compreendida, ela se mostrou mais complexa do que
originalmente imaginada, e as primeiras sugestões abiogenéticas
deveriam ter sido reconsideradas. Em vez disso, a ciência embarcou numa
longa viagem de meio século para demonstrar experimentalmente a
plausibilidade da abiogênese.
Os primeiros experimentos sugerindo a
razoabilidade da evolução química foram feitos por Stanley Miller, que
em 1953 publicou a síntese de aminoácidos e de outras substâncias
orgânicas sob condições primitivas simuladas.6 Subseqüentemente, surgiu
uma subdisciplina que fornecia evidências laboratoriais da produção de
19 dos 20 aminoácidos, e de quatro ou cinco bases nitrogenadas
necessárias para síntese de ácido nucléico, de monossacarídeos e ácidos
graxos, tudo sob hipotéticas condições primitivas variáveis.7 Todas
essas substâncias são componentes dos quais os grandes biopolímeros são
feitos, projetando a possibilidade da produção primária de biopolímeros.
Contudo, a demonstração da ligação de
blocos de células em cadeias de polímeros não pôde ser realizada. Todo o
elo entre os blocos de substâncias típicas requer a remoção da água.
Isso é praticamente impossível no ambiente hídrico dos pressupostos
oceanos primitivos. Ademais, as seqüências nas quais os aminoácidos se
unem para transformar as proteínas ou nucleotídeos em ácidos nucléicos,
são as que determinam a função desses biopolímeros. Além da matéria
viva, não há mecanismos conhecidos que garantam se qüências
significativas e reproduzíveis em proteínas ou ácidos nucléicos.
Sob condições primitivas simuladas,
material semelhante à proteína tem sido produzido com o aquecimento de
amostras de aminoácidos a altas temperaturas. Contudo, esses
“proteinóides” eram aminoácidos ligados aleatoriamente por elos não
naturais, os quais apresentam pouca semelhança com as proteínas reais.8
Os nucleotídeos, blocos formadores dos
ácidos nucléicos, ainda não foram sintetizados sob condições primitivas
simuladas. Essa é uma tarefa formidável e que requer a ligação de uma
base de purina ou pirimidina a um açúcar, e desse a um fosfato. O
desafio aqui não é somente a remoção da água, mas o fato de que esses
três componentes podem ser ligados por dezenas de modos diferentes.
Todas as combinações, exceto uma, não têm valor biológico. É
desnecessário dizer que os ácidos nucléicos ainda não foram
sintetizados.
Mas isso não impediu que muitos
cientistas postulassem que as células vivas mais primitivas continham
inicialmente ácidos ribonucléicos. Essa hipótese de um “Mundo ARN”
ganhou popularidade depois que se descobriu que certas moléculas de ARN
tinham atividades catalíticas. Até então, acreditavase que a catálise
fosse área exclusiva de proteínas.
Embora não seja possível fabricar
biopolímeros biologicamente úteis sob condições primitivas simuladas,
podemos obtê-los a partir de células anteriormente vivas. Misturando
esses biopolímeros isolados, é possível abreviar a evolução química
tornando possível verificar se a vida se originará em tal mistura. Mas
em tal experimento, tudo está em equilíbrio. Uma vez que a vida ocorre
somente quando todos os eventos químicos dentro da célula se acham em
estado de desequilíbrio, o máximo que se pode conseguir através desse
método é uma coleção de células mortas.
Como produzir matéria viva
Sabemos
exatamente como produzir matéria viva: Primeiro, projete e sintetize
alguns milhares de diferentes aparelhos moleculares capazes de converter
substâncias simples, comumente disponíveis no meio ambiente, em
biopolímeros complexos. Segundo, certifiquese de que tais dispositivos
sejam capazes de auto-reprodução precisa. Terceiro, certifique-se de que
essas unidades possam sentir seu meio ambiente e se ajustar a quaisquer
mudanças que nele ocorram. Então, é simplesmente uma questão de dar
início simultâneo a centenas de rotas bioquímicas, mantendo o estado de
desequilíbrio de cada conversão química, garantindo a disponibilidade de
contínuo suprimento de matéria- prima, e provendo a remoção eficiente
de refugos.
Uma exigência mínima para se criar tais
mecanismos biológicos complexos é a familiaridade absoluta com a matéria
em nível atômico e molecular. Você também precisará de grandes idéias
quanto ao uso dessas complexas maquinarias vivas, alimentando uma
esperança proporcional ao esforço despendido em criá-las. Fabricar
células vivas requer controle absoluto de cada molécula grande ou
pequena. Essa é uma capacidade que a ciência não possui. Os químicos
podem transformar grandes números de moléculas de uma forma em outra,
mas não podem transportar moléculas selecionadas através de membranas
para inverter as condições de equilíbrio. É por isso que não podemos
reverter a morte.
Como se originou a vida na Terra? Este
artigo mostrou a grande discrepância entre a bioquímica da matéria viva e
as pretensões daqueles que gostariam de poder explicar sua origem por
abiogênese. Cinqüenta anos de pesquisa bioquímica demonstraram
inequivocamente que, a despeito de quais sejam as condições, a
abiogênese é uma impossibilidade. É apenas uma questão de tempo antes
que o edifício chamado “evolução química” imploda sob o peso dos fatos.
Para o crente no relato bíblico da
Criação, a asserção de que somente o Criador pode criar a vida não é um
argumento para o “Deus das lacunas”. Temos uma boa idéia do que seja
necessário para criar a vida, somente não podemos fazê-lo. Essa é uma
afirmação de que a vida não pode existir sem Deus. Com efeito, a vida
torna-se uma evidência a favor de um Criador todo-sapiente, que decidiu
criar a vida e partilhá-la conosco.
George T. Javor (Ph.D. pela Columbia University) leciona bioquímica na Loma Linda University, Loma Linda, Califórnia, EUA.
Notas e referências
1. S. Lander e 253 outros, “Initial
sequencing and analysis of the human genome,” Nature 409 (2001):2001.
Ver também J. C. Vent e 267 outros, “The sequence of the human genome,”
Science: 291(2001):1304.
2. Uma tal análise da vida pode parecer
bastante materialista a muitos que acham que a Bíblia ensina um ponto de
vista diferente — o qual não insiste que a vida esteja associada à
matéria. Conquanto possam existir realidades mais amplas de vida
inacessíveis a nós, tanto quanto interesse à ciência, percebemos a vida
na Terra somente em associação com a matéria. A Bíblia apóia a noção de
que a vida que conhecemos na Terra está associada à matéria. Ver Gênesis
2:7: “E formou o Senhor Deus o homem do pó da terra e soprou em seus
narizes o fôlego da vida: E o homem foi feito alma vivente”. Uma
combinação do fôlego de vida e do pó do solo deu origem à pessoa viva.
Semelhantemente, uma pessoa morre quando lhe sai o fôlego e ela volta ao
pó. “Nesse mesmo dia perecem toldos os seus desígnios.” (Salmo 146:4.) O
“retorno à terra” marca o ponto final da existência humana. Embora seja
possível especular sobre o significado do “fôlego de vida” e do
“fôlego” das pessoas, é claro que a vida, como experimentada na Terra,
não continua após a morte. A Bíblia nada menciona sobre uma forma de
vida desencarnada. Aceitar a base material da vida sobre a Terra,
portanto, não nos torna materialistas.
3. S. B. Prusiner, “Prion Diseases and the BSF Crisis,” Science 278 (1997): 245.
4. O número de possíveis seqüências diferentes para uma proteína de 100 aminoácidos é 1.2 x 100130 ou 12 seguido de 129 zeros!
5. F. Darwin, The Life and Letters of Charles Darwin (New York: D. Appleton, 1887), II: 202. Carta escrita em 1871.
6. S. L. Miller, “A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions,” Science 117 (1953): 528.
7. C. B. Thaxton, W. L. Bradley, e R. L. Olsen, The Mystery of Life’s Origins (New York: Philosophical Library, 1984), p. 38.
8. S. W. Fox e K. Dose, Molecular
Evolution and the Origins of Life (New York: Marcel Dekker Publishing
Co., 1977), second edition.
Quando
você levantou pela manhã, EU já havia preparado o sol para aquecer o
seu dia e o alimento para a sua nutrição. Sim, EU providenciei tudo isto
enquanto vigiava e guardava o seu sono, a sua família e a sua casa.
Esperei pelo seu “bom-dia”, mas você se esqueceu… Bem, você parecia ter
tanta pressa que EU perdoei.
