ONDE COMEÇOU A VIDA NA TERRA

No Bumpass Hell, no Parque Nacional Lassen Volcanic da Califórnia, o solo está literalmente fervendo e o aroma de ovos podres preenche o ar. Bolhas de gás sobem através de poças de lama, produzindo sons pegajosos de estouro. Jatos de vapor escaldante saem das aberturas da terra.

O temível local foi batizado em homenagem ao cowboy Kendall Bumpass, que em 1865 chegou perto demais e atravessou a crosta fina. Água fervente e ácida queimou tanto sua perna que ela teve de ser amputada.

Alguns cientistas afirmam que a vida em nosso planeta surgiu em condições aparentemente inóspitas. Muito antes das criaturas vagarem pela Terra, fontes termais como Bumpass Hell podem ter promovido reações químicas que ligavam moléculas simples em um primeiro passo em direção à complexidade. Outros cientistas, no entanto, colocam o ponto de partida para a vida subaquática da Terra, nas fontes hidrotermais profundas onde a água aquecida e rica em minerais surge de rachaduras no fundo do oceano.

Enquanto os pesquisadores estudam e debatem onde e como a vida na Terra se iniciou, suas descobertas oferecem um bônus importante. Entender as origens da vida neste planeta pode oferecer dicas sobre onde procurar por vida em outro lugar, diz Natalie Batalha, astrofísica da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. “Isso tem implicações muito significativas para o futuro da exploração espacial.”

O químico Wenonah Vercoutere concorda. “As regras da física são as mesmas em todo o universo”, diz Vercoutere, do Ames Research Center da NASA em Moffett Field, Califórnia. “Então, o que há para dizer que as regras da biologia também não são válidas e estão em vigor e ativo em todo o universo? ”

Na fonte termal de Bumpass Hell, acredita-se que os ciclos de umedecimento e secagem nas bordas das piscinas geotérmicas promovam a montagem de biomoléculas.

Em seu núcleo bioquímico, a receita para a vida depende apenas de alguns ingredientes: elementos químicos, água ou outros meios onde as reações químicas podem ocorrer e uma fonte de energia para impulsionar essas reações. Na Terra, todos esses ingredientes existem em fontes termais terrestres, lar de algumas criaturas resistentes.

Great Boiling Spring em Nevada, por exemplo, é uma escaldante 77 ° Celsius, mas os micróbios conseguem sobreviver na água perto dos bancos de argila da fonte, os pesquisadores relataram em 2016 na Nature Communications.

Tais condições podem refletir como era na Terra primitiva, então essas formas de vida são provavelmente “relacionadas a alguns dos organismos que existiam originalmente neste planeta”, diz Jennifer Pett-Ridge, ecologista microbiana do Laboratório Nacional Lawrence Livermore em Califórnia.

Microorganismos em fontes termais podem formar comunidades chamadas esteiras microbianas. Compostos por camadas de micróbios, os tapetes foram encontrados em áreas geotérmicas em todo o mundo, incluindo o Parque Nacional de Yellowstone, a fonte termal Garga no sul da Rússia e Lassen – lar do inferno Bumpass.

Com o tempo, os tapetes microbianos podem se formar em estromatólitos, estruturas de micróbios e minerais que se acumularam uns sobre os outros; a aparência em camadas de um estromatólito reflete a passagem do tempo, como os anéis de crescimento de uma árvore.

Os pesquisadores encontraram evidências de estromatólitos na Formação Dresser, uma formação rochosa de 3,5 bilhões de anos no interior da Austrália Ocidental, juntamente com evidências de depósitos minerais de fontes termais, descrevendo as descobertas em 2017 na Nature Communications.

Essas descobertas, além de outros sinais de micróbios do passado, levaram a equipe a sugerir que algumas das primeiras formas de vida na Terra floresceram em um ambiente de fontes termais.

David Deamer, um biofísico da UC Santa Cruz, passou quatro décadas e meia explorando como a vida em nosso planeta pode ter começado. Ele começou estudando lipídios, moléculas oleosas que compõem as membranas que envolvem as células.

Deamer, um grande defensor das fontes termais como fonte de início da vida, mostrou que as condições nas fontes termais terrestres podem produzir vesículas semelhantes a bolhas, com uma camada externa composta de lipídios. Essas estruturas podem ter sido os precursores ancestrais das células modernas (SN: 7/3/10, p. 22).

Bruce Damer, um astrobiólogo da UC Santa Cruz que traz uma abordagem de ciência da computação para questões sobre as origens da vida, trabalhou com Deamer para testar se as condições em fontes termais poderiam levar a reações de condensação, que unem duas moléculas em um composto maior.

Quando a água espirra de uma fonte termal e evapora, as moléculas que estavam no líquido podem sofrer reações de condensação e se conectar. Um respingo subsequente adicionaria mais moléculas que poderiam sofrer reações de condensação adicionais conforme o líquido secasse novamente. Rodadas repetidas de molhar e secar podem produzir cadeias de moléculas.

Em 2018, a Damer abriu uma loja em uma área geotérmica ativa na Nova Zelândia, batizada com o tema usual – Hells Gate – para testar essa hipótese. Ele preparou frascos com ingredientes necessários para montar fitas de RNA, um ácido nucléico que atua como um mensageiro durante a síntese de proteínas e pode ter catalisado reações químicas envolvido nas origens da vida na Terra primitiva. A mistura incluiu dois dos quatro blocos de construção de RNA – os nucleotídeos que se ligam para formar cadeias de RNA.

Damer colocou os frascos abertos em um bloco de metal, aproximadamente do tamanho de duas caixas de CD empilhadas juntas, e colocou a engenhoca em uma piscina hidrotérmica quase fervente. Para simular o borbulhar às vezes úmido, às vezes seco da Terra primordial, Damer esguichou água termal ácida nos frascos, deixou-os secar e então repetiu o ciclo úmido-seco várias vezes. Quando ele trouxe os frascos de volta para o laboratório, ele descobriu que eles continham fitas semelhantes a RNA com 100 a 200 nucleotídeos de comprimento.

Esses resultados, relatados em dezembro de 2019 na Astrobiologia, indicam que moléculas complexas podem se formar em fontes termais, apoiando a hipótese de que a vida na Terra pode ter se desenvolvido em tal ambiente. Em 2020, Damer voltou ao Hells Gate com Deamer e colegas para confirmar os resultados da Damer e fazer mais estudos de ciclismo úmido-seco.

Nicholas Hud, um químico da Georgia Tech em Atlanta, estuda as origens da vida de uma perspectiva ligeiramente diferente: ele explora como os nucleotídeos de DNA e RNA se originaram. Ele concorda que as moléculas são mais propensas a se ligar por reações de condensação em terra, onde podem ocorrer ciclos de umidade e seca, do que no oceano. Essas reações produzem água; a formação de tal ligação química não é energeticamente favorável quando já há muita água ao redor. “O melhor lugar para formar isso é um lugar quente e seco”, diz Hud. “O pior lugar para se formar é em um lugar úmido e quente.”