ORIGEM DA VIDA: HIPÓTESE HETEROTRÓFICA E HIPÓTESE AUTOTRÓFICA

A EVOLUÇÃO DO METABOLISMO

            As características fundamentais de um ser vivo é possuir compostos orgânicos na constituição da sua estrutura (ou são formados por uma célula – unicelulares, ou várias células – pluricelulares) e ter a capacidade de reprodução.

 Todo ser vivo precisa de alimentos, que são degradados nos processos metabólicos para a liberação de energia e realização de funções. Esses alimentos degradados também podem ser utilizados como matéria-prima na síntese de outras substâncias orgânicas, possibilitando o crescimento e a reposição de perdas.

Existem duas hipóteses para explicar como os primeiros seres conseguiram obter e degradar o alimento para sua sobrevivência: a hipótese heterotrófica e a hipótese autotrófica.

HIPÓTESE HETEROTRÓFICA

            Segundo essa hipótese, os primeiros organismos eram estruturalmente muito simples, sendo de se supor que as reações químicas em suas células também eram simples. Eles viviam em um ambiente aquático, rico em substâncias nutritivas, mas provavelmente não havia oxigênio na atmosfera, nem dissolvido na água dos mares. Nessas condições, é possível supor que, tendo alimento abundante ao seu redor, esses primeiros seres teriam utilizado esse alimento já pronto como fonte de energia e matéria-prima. Eles seriam Heterótrofos (hetero = diferente, trofos = alimento): organismos que não são capazes de sintetizar seus próprios alimentos a partir de compostos inorgânicos, obtendo-os prontos do meio ambiente.

            Os seres capazes de sintetizar seus próprios alimentos a partir de substância inorgânicas simples são chamados autótrofos (auto = próprio, trofos = alimento), como é o caso das plantas.

            Uma vez dentro da célula, esse alimentos precisa ser degradado. Nas condições da Terra atual, a via metabólica mais simples para se degradar o alimento sem oxigênio é a fermentação, um processo anaeróbio (an = sem, aero = ar, bio = vida). Um dos tipos mais comuns de fermentação é a alcoólica. O açúcar glicose é degradado em álcool etílico (etanol) e gás carbônico, liberando energia para as várias etapas do metabolismo celular.

            Esses organismos começaram a aumentar em número por reprodução. Paralelamente a isso, as condições climáticas da Terra também estavam mudando a ponto de não mais ocorrer síntese pré-biótica da matéria orgânica. Desse modo, o alimento dissolvido no meio teria começado a ficar escasso.

            Com o alimento reduzido e um grande número de indivíduos nos mares, deve ter havido muita competição, e muitos organismos teriam morrido por falta de alimento. Acredita-se que nesse novo cenário teria ocorrido o surgimento de alguns seres capazes de captar a luz solar com o auxílio de pigmentos como a clorofila. A energia da luz teria sido utilizada para a síntese de seus próprios alimentos orgânicos, a partir de água e gás carbônico. Teriam surgido assim os primeiros seres autótrofos: os seres fotossintetizantes (foto = luz, síntese = em presença de luz), que não competiam com os heterótrofos e proliferaram muito.

            Esses primeiros seres fotossintetizantes foram fundamentais na modificação da composição da atmosfera: eles introduziram o oxigênio no ar, e a atmosfera teria passado de redutora a oxidante. Até os dias de hoje, são principalmente os seres fotossintetizantes que mantêm os níveis de oxigênio na atmosfera, o que é fundamental para a vida no nosso planeta.

            Havendo disponibilidade de oxigênio, foi possível a sobrevivência de seres que desenvolveram reações metabólicas complexas, capazes de utilizar esse gás na degradação do alimento. Surgiram, então, os primeiros seres aeróbios, que realizavam a respiração. Por meio da respiração, o alimento, especialmente o açúcar glicose, é degradado em gás carbônico e água, liberando muito mais energia para a realização das funções vitais do que na fermentação.

            A fermentação, a fotossíntese e a respiração permaneceram ao longo do tempo e ocorrem nos organismos que vivem atualmente na Terra.

HIPÓTESE HETEROTRÓFICA

FERMENTAÇÃO  à      FOTOSSÍNTESE    à       RESPIRAÇÃO

HIPÓTESE AUTOTRÓFICA

            Alguns cientistas têm argumentado que os seres vivos não devem ter surgido em mares rasos e quentes, como proposto por Oparin e Haldane, pois a superfície terrestre, na época em que a vida surgiu, era um ambiente muito instável. Meteoritos e cometas atingiam essa superfície com muita frequência, e a vida primitiva não poderia se manter em tais condições.

            Logo no início da formação da Terra, meteoritos colidiam fortemente com a superfície terrestre, e a energia dessas colisões era gasta no derretimentos ou até mesmo na vaporização da superfície rochosa. Os meteoritos fragmentavam-se e derretiam, contribuindo com sua substância para a Terra em crescimento. Um impacto especialmente violento pode ter gerado a Lua, que guarda até hoje em sua superfície o registro desse período, que na superfície da Terra foi apagado, ao longo do tempo pela erosão.

            A maioria dos meteoritos se queima até desaparecer quando entra na atmosfera terrestre atual e brilha no céu como estrelas cadentes. Nos primórdios da Terra, os meteoritos eram maiores, mais numerosos e mais frequentes.

Alguns cientistas especulam que os primeiros seres vivos não poderiam ter sobrevivido a esse bombardeio cósmico, e propõem que a vida tenha surgido em locais mais protegidos, como o assoalho dos mares primitivos.

Em 1977, foram descobertas nas profundezas oceânicas as chamadas fontes termais submarinas, locais de onde emanam gases quentes e sulfurosos que saem de aberturas no assoalho marinho. Nesses locais a vida é abundante. Muitas bactérias que aí vivem são autótrofas, mas realizam um processo muito distinto da fotossíntese. Onde essas bactérias vivem não há luz, e elas são a base de uma cadeia alimenta peculiar. Elas servem de alimento para os animais ou então são mantidas dentro dos tecidos deles. Nesse caso, tanto os animais como as bactérias se beneficiam: elas têm proteção dentro do corpo dos animais, e estes recebem alimentos produzidos pelas bactérias.

A descoberta das fontes termais levantou a possibilidade de que a vida teria surgido nesse tipo de ambiente protegido e de que a energia para o metabolismo dos primeiros seres vivos teria ocorrido por um mecanismo autotrófico denominado quimiossíntese. Alguns cientistas acreditam que os primeiros seres vivos foram bactérias, que obtinham energia para o metabolismo a partir da reação entre substâncias inorgânicas, como fazem as bactérias encontradas atualmente nas fontes termais submarinas e em outros ambientes muito quentes (com cerca de 60 a 105̕ ) e sulfurosos. Segundo essa hipótese que toda a vida que conhecemos descende desse tipo de bactéria que devia ser autotrófica.

Os que argumentam a favor dessa hipótese baseiam-se em evidências que sugerem abundância de sulfeto de hidrogênio (gás sulfídrico, H2S que tem cheiro de ovo podre) e compostos de ferro na Terra primitiva. As primeiras bactérias devem ter obtido energia de reações que tenham envolvido esses compostos para a síntese de seus compostos orgânicos.

Algumas bactérias que vivem atualmente em fontes quentes e sulfurosas podem realizar a reação química a seguir, que pode ter sido a reação fundamental fornecedora de energia para os primeiros seres vivos:

FeS	+	H2S	à	FeS2	+	H2	+	Energia
Sulfato Ferroso	+	Gás Sulfídrico	à	Sulfeto Ferroso	+	Hidrogênio	+	Energia

           A energia liberada por essa reação pode ser usada pelas bactérias para quebrar o CO2 do meio e aproveitar o carbono na produção de compostos orgânicos essenciais para a vida.

            Assim, segundo essa hipótese, a quimiossíntese – um processo autotrófico – teria surgido primeiro. Depois teriam surgido a fermentação, a fotossíntese e finalmente a respiração.

            Os debates sobre a origem da vida são apaixonantes e existem opiniões diversas, porém a hipótese mais aceita nos meios científicos é a do metabolismo pela via heterotrófica, embora a hipótese autotrófica venha ganhando cada vez mais adeptos.

Fonte: Sônia Lopes_Bio Volume Único, Editora Saraiva, 2004