Crédito: CC0 Public Domain
As lagoas primitivas podem ter proporcionado um ambiente adequado para preparar as primeiras formas de vida da Terra, mais do que os oceanos, segundo um novo estudo do MIT.
Pesquisadores relatam que corpos d'água rasos, da ordem de 10 centímetros de profundidade, poderiam ter mantido altas concentrações do que muitos cientistas acreditam ser um ingrediente-chave para o salto na vida na Terra: o nitrogênio.
Em lagoas rasas, o nitrogênio, na forma de óxidos nitrogenados, teria uma boa chance de se acumular o suficiente para reagir com outros compostos e dar origem aos primeiros organismos vivos. Em oceanos muito mais profundos, o nitrogênio teria mais dificuldade em estabelecer uma presença significativa e catalisadora da vida, dizem os pesquisadores.
"Nossa mensagem geral é, se você acha que a origem da vida exigia nitrogênio fixo, como muitas pessoas fazem, então é difícil ter a origem da vida acontecendo no oceano", diz o autor Sukrit Ranjan, pós-doutorado no Departamento de Terra do MIT. , Ciências Atmosféricas e Planetárias (EAPS). "É muito mais fácil que isso aconteça em um lago."
Ranjan e seus colegas publicaram seus resultados hoje na revista Geochemistry, Geophysics, Geosystems . Os co-autores do artigo são Andrew Babbin, o professor assistente do Doherty em Ocean Useation na EAPS, junto com Zoe Todd e Dimitar Sasselov da Universidade de Harvard, e Paul Rimmer na Universidade de Cambridge.
Quebrando um vínculo
Se a vida primitiva de fato surgiu de uma reação chave envolvendo o nitrogênio, existem duas maneiras pelas quais os cientistas acreditam que isso poderia ter acontecido. A primeira hipótese envolve o oceano profundo, onde o nitrogênio, na forma de óxidos de nitrogênio, poderia ter reagido com o dióxido de carbono borbulhando das fontes hidrotermais, para formar os primeiros blocos moleculares da vida.
A segunda hipótese baseada no nitrogênio para a origem da vida envolve o RNA - ácido ribonucléico, uma molécula que hoje ajuda a codificar nossa informação genética. Em sua forma primitiva, o RNA era provavelmente uma molécula flutuante. Quando em contato com óxidos azotados, acreditam alguns cientistas, o RNA poderia ter sido quimicamente induzido a formar as primeiras cadeias moleculares da vida. Este processo de formação de RNA poderia ter ocorrido nos oceanos ou em lagos rasos e lagoas.
Os óxidos nitrogenosos eram provavelmente depositados em corpos de água, incluindo oceanos e lagoas, como remanescentes da decomposição do nitrogênio na atmosfera terrestre. O nitrogênio atmosférico consiste de duas moléculas de nitrogênio, ligadas por uma forte ligação tripla, que só pode ser quebrada por um evento extremamente energético - a saber, raios.
"O raio é como uma bomba realmente intensa", diz Ranjan. "Produz energia suficiente para romper a ligação tripla em nosso gás nitrogênio atmosférico, para produzir óxidos de nitrogênio que podem, então, chover em corpos de água."
Os cientistas acreditam que poderia ter havido bastante relâmpagos crepitando através da atmosfera primitiva para produzir uma abundância de óxidos de nitrogênio para abastecer a origem da vida no oceano. Ranjan diz que os cientistas assumiram que esse suprimento de óxidos de nitrogênio gerados por raios era relativamente estável quando os compostos entravam nos oceanos.
No entanto, neste novo estudo, ele identifica dois "sumidouros" significativos, ou efeitos que poderiam ter destruído uma porção significativa de óxidos de nitrogênio, particularmente nos oceanos. Ele e seus colegas examinaram a literatura científica e descobriram que os óxidos de nitrogênio na água podem ser decompostos por meio de interações com a luz ultravioleta do sol e também com o ferro dissolvido retirado das rochas oceânicas primitivas.
Ranjan diz que tanto a luz ultravioleta quanto o ferro dissolvido poderiam ter destruído uma porção significativa de óxidos de nitrogênio no oceano, enviando os compostos de volta à atmosfera como nitrogênio gasoso.
"Nós mostramos que se você incluir esses dois novos dissipadores que as pessoas não tinham pensado antes, isso suprime as concentrações de óxidos de nitrogênio no oceano em um fator de 1.000, em relação ao que as pessoas calcularam antes", diz Ranjan.
No oceano , a luz ultravioleta e o ferro dissolvido teriam tornado os óxidos de nitrogênio muito menos disponíveis para a síntese de organismos vivos. Em lagoas rasas, no entanto, a vida teria uma chance melhor de se firmar. Isso ocorre principalmente porque as lagoas têm muito menos volume sobre quais compostos podem ser diluídos. Como resultado, os óxidos de nitrogênio teriam acumulado concentrações muito maiores nas lagoas. Quaisquer "sumidouros", como a luz ultravioleta e o ferro dissolvido, teriam tido menos efeito sobre as concentrações globais do composto.
Ranjan diz que quanto mais rasa a lagoa , maior a chance de os óxidos de nitrogênio interagirem com outras moléculas, particularmente RNA, para catalisar os primeiros organismos vivos.
"Essas lagoas poderiam ter de 10 a 100 centímetros de profundidade, com uma superfície de dezenas de metros quadrados ou maior", diz Ranjan. "Eles teriam sido semelhantes a Don Juan Pond na Antártica hoje, que tem uma profundidade sazonal de verão de cerca de 10 centímetros".
Isso pode não parecer um volume significativo de água, mas ele diz que é precisamente o ponto: em ambientes, qualquer óxido de nitrogênio mais profundo ou maior simplesmente teria sido diluído demais, impedindo qualquer participação na química da origem da vida. Outros grupos estimaram que, cerca de 3,9 bilhões de anos atrás, pouco antes dos primeiros sinais de vida aparecerem na Terra, pode ter havido cerca de 500 quilômetros quadrados de lagos e lagoas rasos em todo o mundo.
"Isso é muito pequeno, comparado com a quantidade de área de lago que temos hoje", diz Ranjan. "No entanto, em relação à quantidade de postulados químicos pré-bióticos supostamente necessários para iniciar a vida, é bastante adequado."
O debate sobre se a vida se originou em lagoas versus oceanos não está totalmente resolvido, mas Ranjan diz que o novo estudo fornece uma evidência convincente para o primeiro.
"Essa disciplina é menos como derrubar uma fileira de dominós e mais como construir uma catedral", diz Ranjan. "Não há momento real de 'aha'. É mais como construir pacientemente uma observação após a outra, e a imagem que está surgindo é que, em geral, muitas vias de síntese de prebióticos parecem ser quimicamente mais fáceis em lagos do que oceanos".
Fornecido pelo Massachusetts Institute of Technology
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