Pesquisadores da Universidade de Newcastle fizeram progressos significativos na compreensão das origens da vida na Terra, simulando as condições de antigas fontes hidrotermais. Isto levou à criação de moléculas orgânicas essenciais, provavelmente formando as membranas celulares mais antigas. As suas descobertas, que são cruciais para a compreensão da evolução inicial da vida, sugerem que a vida pode surgir sob as superfícies das luas geladas do nosso sistema solar.
Cientistas da Universidade de Newcastle, com o apoio do Conselho de Investigação do Ambiente Natural do Reino Unido, investigaram o mistério do surgimento da vida na Terra há mais de 3,5 mil milhões de anos.
Eles exploraram a transformação de materiais geológicos inertes nos primeiros sistemas vivos. Seus experimentos envolveram a combinação de hidrogênio, bicarbonato e magnetita rica em ferro sob condições semelhantes às fontes hidrotermais moderadas. Este processo resultou em uma variedade de moléculas orgânicas, incluindo ácidos graxos contendo até 18 átomos de carbono.
Publicado na revista Comunicações sobre a Terra e o Meio AmbienteAs suas descobertas provavelmente revelarão como algumas das moléculas-chave necessárias para produzir vida são feitas de produtos químicos inorgânicos, o que é essencial para a compreensão de um passo fundamental na forma como a vida se formou na Terra há milhares de milhões de anos. Os seus resultados podem fornecer uma origem plausível para as moléculas orgânicas que constituem as membranas celulares antigas, que podem ter sido selecionadas seletivamente pelos primeiros processos bioquímicos na Terra primitiva.
Ácidos graxos nas primeiras fases da vida
Os ácidos graxos são longas moléculas orgânicas que contêm regiões que atraem e repelem a água que formariam espontaneamente compartimentos semelhantes a células na água naturalmente, e são esses tipos de moléculas que poderiam ter formado as primeiras membranas celulares. No entanto, apesar da sua importância, a origem destes ácidos gordos nas primeiras fases da vida não é certa. Uma ideia é que podem ter-se formado em fontes hidrotermais onde a água quente e os fluidos ricos em hidrogénio provenientes de fontes subaquáticas se misturam com a água do mar contendo dióxido de carbono.2.
O grupo replicou aspectos importantes do ambiente químico encontrado nos primeiros oceanos da Terra e a mistura de água alcalina quente de certos tipos de fontes hidrotermais em seu laboratório. Eles descobriram que quando líquidos quentes ricos em hidrogênio foram misturados com água rica em dióxido de carbono na presença de minerais à base de ferro que estavam presentes na Terra primitiva, foram criados os tipos de moléculas necessárias para formar membranas celulares primitivas.
O autor principal, Dr. Graham Purvis, conduziu o estudo na Universidade de Newcastle e atualmente é pesquisador associado de pós-doutorado na Universidade de Durham.
Ele disse: “Os compartimentos celulares são o elemento central na origem da vida e são essenciais para isolar a química interna do ambiente externo. Esses compartimentos foram fundamentais na promoção de reações de sustentação da vida, concentrando produtos químicos e facilitando a produção de energia, e provavelmente serviram como uma pedra angular.” Nos primeiros momentos de vida.
Os resultados sugerem que a afinidade de fluidos ricos em hidrogênio de fontes hidrotermais alcalinas com águas ricas em bicarbonato em minerais à base de ferro poderia ter precipitado as membranas primitivas das primeiras células no início da vida. Este processo pode ter gerado uma variedade de tipos de membranas, algumas das quais provavelmente serviram como berço da vida quando a vida começou. Além disso, este processo transformacional pode ter contribuído para a formação de ácidos específicos encontrados na composição elementar dos meteoritos.
O pesquisador principal, Dr. John Tilling, leitor de Biogeoquímica na Escola de Ciências Ambientais Naturais, acrescentou:
“Acreditamos que esta pesquisa pode fornecer o primeiro passo sobre como a vida surgiu em nosso planeta. A pesquisa em nosso laboratório continua agora para determinar o segundo passo fundamental: como essas moléculas orgânicas que estavam inicialmente 'presas' às superfícies metálicas poderiam se libertar para formar câmaras semelhantes a células cercadas por uma membrana esférica.” As primeiras “protocélulas” possíveis que formaram a primeira vida celular.
Curiosamente, os investigadores também salientam que as reações de formação de membranas ainda ocorrem hoje nos oceanos abaixo das superfícies das luas geladas do nosso sistema solar. Isto levanta a possibilidade de origens alternativas de vida nestes mundos distantes.
Referência: “Geração de ácidos graxos de cadeia longa pela redução de bicarbonato de hidrogênio em antigas fontes hidrotermais alcalinas” por Graham Purvis, Lydia Schiller, Archie Crosky, Júpiter Vincent, Corinne Wells, Jake Shreve, Sijo Xavier e John Tilling, 10 de janeiro de 2024, Comunicações sobre a Terra e o Meio Ambiente.
doi: 10.1038/s43247-023-01196-4
O estudo foi financiado pelo Conselho de Pesquisa do Ambiente Natural.
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