2012-12-21

Subject: Como a vida emergiu das rochas do fundo do mar

 

Como a vida emergiu das rochas do fundo do mar

 

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@ NatureRochas, água e fluidos quentes ricos em hidrogénio lançados de fontes hidrotermais no fundo do oceano: eis a para a vida que tem sido defendida desde há anos por um pequeno grupo de cientistas. 

Agora, dois deles apresentaram os detalhes da forma como as primeiras células poderão ter evoluído nestas fontes hidrotermais e escapado do seu covil nas profundezas do oceano.

Nick Lane, do University College de Londres, e Bill Martin, da Universidade de Düsseldorf, pensam que a resposta para a origem da vida está na origem das bombas iónicas celulares, proteínas que regulam o fluxo de iões através da membrana plasmática e publicaram a sua hipótese na última edição da revista Cell.

Em todas as células actuais, uma enzima chamada ATP-sintase usa a energia gerada pelo fluxo de iões através da membrana para produzir a molécula universal de armazenamento de energia, a ATP. Este processo essencial depende, por sua vez, de bombas proteicas de iões que geram os gradientes iónicos mas a situação cria um problema do tipo 'galinha ou ovo': as células armazenam energia através de proteínas que criam gradientes iónicos mas é preciso energia para as fabricar e fazer funcionar.

Lane e Martin defendem que a água básica saturada de hidrogénio que encontra água do mar ácida nas fontes hidrotermais subaquáticas produz um gradiente de protões natural através das finas 'paredes' de rochas ricas em minerais catalíticos com ferro e enxofre. Este cenário poderia criar as condições ideais para a conversão do dióxido de carbono e hidrogénio em moléculas orgânicas com carbono, que podem então reagir umas com as outras para formar os monómeros da vida, como os nucleótidos e os aminoácidos.

As rochas das fontes hidrotermais das profundezas contêm labirintos destes minúsculos poros de parede fina, que poderiam ter agido como 'proto-células', tanto produzindo um gradiente de protões e concentrando as moléculas orgânicas simples que se formavam, assim permitindo-lhes eventualmente gerar proteínas complexas e o ácido nucleico RNA. Estas proto-células foram as primeiras formas de vida, alegam Lane e Martin.

Assume-se que as proto-células rochosas estariam inicialmente forradas com membranas orgânicas algo furadas. Se as células escapassem das fontes hidrotermais e passassem a organismos de vida livre no oceano, essas membranas teriam que ser seladas mas isso cortaria os gradientes de protões naturais pois apesar da ATP-sintase permitir a entrada dos iões na célula, não haveria nada para os bombear para fora e a concentração de protões de cada lado da membrana ficaria rapidamente igualada. Sem um gradiente iónico “perderiam energia", diz Lane.

As proteínas que bombeiam os protões para fora da célula resolveram o problema mas não haveria pressão para essas proteínas evoluírem até que as membranas estivessem fechadas. Nesse caso, “as células teriam que desenvolver um sistema de bombas de protões do dia para a noite, o que é impossível", diz Lane.

 

Lane e Martin pensam que as proto-células escaparam a este dilema porque desenvolveram uma proteína simples que usaria o influxo de protões para bombear iões de sódio para fora da célula. À medida que as membranas das proto-células se começaram a fechar, tornaram-se primeiro impermeáveis às grandes moléculas de sódio, antes de outros iões menores. Isto teria trazido vantagens às células que desenvolveram uma bomba proteica de sódio, mesmo quando ainda podiam depender do gradiente natural de protões para gerar energia. 

Esses anti-transportadores também criam gradientes de sódio e quando a membrana se fechou completamente as células puderam funcionar com o gradiente de sódio e ser livres para deixar as fontes hidrotermais.

Lane e Martin inspiraram-se em bactérias e arqueobactérias para criar a sua hipótese, organismos que vivem neste tipo de ambiente extremo na actualidade. “A sua bioquímica parece emergir sem solavancos das condições das fontes hidrotermais", diz Lane. Estes microrganismo usam proteínas contendo fero e enxofre para converter hidrogénio e dióxido de carbono em moléculas orgânicas. Eles dependem de anti-transportadores de protões e sódio para gerar gradientes iónicos e as suas proteínas membranares, como a ATP-sintase, são compatíveis com gradientes de sódio ou protões.

Wolfgang Nitschke, bioquímico no Centro Nacional de Investigação Científica em Marselha, elogia o dueto por usar o conhecimento dos microrganismos actuais para produzir cenários detalhados para a origem da vida. “Em claro contraste com todas as outras hipóteses para a origem da vida, a investigação no cenário das fontes hidrotermais básicas é empírico, é um artigo fantástico."

 

 

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