Antes de surgir a vida na Terra, cerca de 3,5 bilhões de anos atrás, os oceanos eram uma sopa de moléculas aleatoriamente confusas. Então, de alguma forma, algumas dessas moléculas se organizaram em cadeias bem organizadas de DNA, paredes celulares protetoras e estruturas minúsculas semelhantes a órgãos, capazes de manter as células vivas e funcionando. Mas o modo como eles conseguiram essa organização há muito tempo confunde os cientistas. Agora, os biofísicos da Universidade Ludwig-Maximilians, em Munique, acham que têm uma resposta: bolhas.
O começo da vida não foi instantâneo. As moléculas precursoras precoces de alguma forma se transformaram nos blocos de construção da vida, como RNA, DNA, sais e lipídios. Então, essas moléculas se organizaram para formar as primeiras versões iniciais das células, que depois se tornaram os primeiros organismos unicelulares.
"Esta é a base para todas as espécies vivas", disse Dieter Braun, da Universidade Ludwig-Maximilians, principal autor do estudo, à Live Science.
Para que as células se formem, comece a se replicar e ganhe vida própria na Terra primordial, no entanto, todas as partes químicas primeiro precisavam se unir, disse Braun.
No oceano profundo, onde muitos cientistas pensam que a vida começou, moléculas como lipídios, RNA e DNA podem estar presentes; mas mesmo assim, eles estariam espalhados demais para que algo interessante acontecesse.
"As moléculas se perdem. Elas se difundem", disse Braun. "As reações não acontecerão sozinhas".
Os cientistas concordam que era necessária alguma força para que as moléculas se agregassem e reagissem umas às outras, disse Henderson Cleaves, químico do Instituto de Tecnologia de Tóquio, à Live Science. Os pesquisadores simplesmente não concordam com o que essa força era.
É aí que as bolhas entram.
Havia bolhas por toda parte no início da paisagem marítima da Terra. Vulcões quentes do fundo do mar jorraram plumas efervescentes. Aquelas esferas arejadas, assentadas na rocha vulcânica porosa. Essas foram as condições que Braun e seus colegas procuraram replicar. Eles criaram uma embarcação a partir de um material poroso que imitava a textura das rochas vulcânicas e, em seguida, encheram-na com seis soluções diferentes, cada uma modelando uma etapa diferente no processo de formação da vida. Uma solução, representando um passo inicial, continha um açúcar chamado RAO, que seria necessário na construção de nucleotídeos, os blocos de construção de RNA e DNA. Outras soluções, representando os estágios posteriores, continham o próprio RNA, bem como as gorduras necessárias para construir paredes celulares.
Em seguida, os pesquisadores aqueceram a solução em uma extremidade e a esfriaram na outra. Eles estavam criando algo chamado "gradiente térmico", no qual a temperatura muda gradualmente de uma extremidade à outra, semelhante à maneira como a água perto das fontes de ventilação do fundo do mar muda gradualmente de quente para frio.
"É como um micro-oceano", disse Braun.
Em cada solução, a mudança de temperatura força as moléculas a se aglomerarem - e elas gravitam em direção às bolhas que se formam naturalmente sob essas condições. Quase imediatamente, eles começaram a reagir.
Os açúcares formaram cristais, uma espécie de esqueleto para nucleotídeos de RNA e DNA. Os ácidos formaram cadeias mais longas, dando mais um passo em direção à formação de moléculas complexas semelhantes a RNA. Finalmente, as moléculas se organizaram em estruturas que se assemelhavam a células simples. Em um sentido básico, disse Braun, as células são moléculas envolvidas em sacos feitos de gorduras. Foi exatamente o que aconteceu na superfície de suas bolhas: as gorduras se organizaram em esferas ao redor do RNA e de outras moléculas.
O mais surpreendente para Braun e seus colegas, disse ele, foi a rapidez com que essas mudanças aconteceram, em menos de 30 minutos.
"Fiquei impressionado", disse ele. Embora seja a primeira vez que ele e seus colegas olhem especificamente para as bolhas, os pesquisadores tentaram replicar como essas moléculas biológicas sofrem as reações complexas necessárias para a vida. Normalmente, ele disse, essas reações levam horas.
Alguns químicos são céticos, no entanto, que as bolhas de Braun são uma representação precisa do ambiente primordial. Braun e seus colegas propuseram sua solução com muitas das moléculas complexas necessárias para a vida. Mesmo suas soluções mais simples ainda representam estágios posteriores do processo de formação da vida, disse à Live Science Ramanarayanan Krishnamurthy, químico da Instituição de Oceanografia Scripps que não estava envolvido no estudo. É como assar um bolo com uma mistura de caixas, em vez de começar do zero.
Em contraste, os oceanos antigos podem não ter as condições corretas para formar essas moléculas iniciais, disse Krishnamurthy.
Além disso, o experimento com bolhas ocorreu em uma escala minúscula. Isso é importante, porque significa que a mudança de temperatura de um extremo ao outro foi muito abrupta. Na realidade, os gradientes térmicos sob o oceano são mais graduais, disse Cleaves.
Ainda assim, Braun argumentou que existem algumas razões pelas quais as bolhas podem ser o local ideal para o início da vida. Primeiro, eles fornecem uma interface perfeita entre ar e água. Sem ar, muitas das reações necessárias para a vida não poderiam acontecer. Por exemplo, a fosforilação, uma reação que permite que pequenas moléculas formem cadeias moleculares complexas, deve ocorrer em condições pelo menos parcialmente secas. Dentro das bolhas, isso não é um problema; mesmo sendo pequenas, as bolhas fornecem o ambiente perfeito para que essas reações sequem, pelo menos temporariamente.
Mas há outro papel importante que as bolhas podem desempenhar: elas criam ordem. Em água parada, as moléculas normalmente se espalham sem nenhum arranjo específico. As bolhas, no entanto, dão às moléculas - e talvez o começo da vida - algo a que se agarrar em um mundo caótico.
