A Vida a Partir Da Matéria

A Vida a Partir Da Matéria
Fato ou Fantasia?

Pouco mais de um século atrás a ciência começou a cogitar noções de que a vida teria surgido a partir de elementos químicos inertes. Através dos microscópios daquele tempo, a célula parecia não mais do que uma simples bolsa de elementos químicos. Portanto, pareceu razoável a cientistas como Darwin imaginar que formas de vida elementares poderiam ter surgido a partir da combinação aleatória de compostos orgânicos em uma sopa primordial. Mas como o homem passou a investigar os mistérios da célula viva, a idéia de que a vida viria de elementos químicos começou a aparecer menos razoável. Mas muitos cientistas ainda hoje se agarram ao dogma da evolução a partir de compostos químicos.
À medida que o tempo passava, a exploração microscópica gradualmente revelou fenômenos cada vez mais complexos dentro das pequenas células, como a precisa regulação do metabolismo celular pelos ácidos nucléicos (DNA e RNA), a qual envolve a interação sofisticada de milhares de tipos de moléculas de proteínas elaboradamente estruturadas. Não é fácil imaginar como isso poderia ter ocorrido pela combinação aleatória de elementos químicos.
Descrevendo a notadamente intrincada bioquímica da célula, James D. Watson, co-descobridor da estrutura do DNA, escreveu em seu livro Molecular Biology of The Gene (Biologia Molecular do Gene): “Nós devemos imediatamente admitir que a estrutura da célula não será nunca entendida da mesma forma que as moléculas da água ou da glicose. Não apenas permanecerão sem solução a estrutura exata da maioria das macromoléculas dentro da célula, mas também suas localizações relativas podem ser apenas vagamente conhecidas. Não é então surpresa que muitos químicos, após breves períodos de entusiasmo no estudo da ‘vida’, silenciosamente retornam para o mundo da química pura”1.
Apesar da sempre crescente consciência da complexidade estrutural e comportamental dos sistemas vivos, mesmo dos mais simples, muitos cientistas continuam a teorizar que a vida emergiu de uma sopa química primordial, sem direção de nenhum princípio organizador. Eles imaginam que no decorrer de junções químicas aleatórias, moléculas simples se combinaram transformando-se em compostos orgânicos complexos, os quais eventualmente se integraram e se transformaram em organismos auto-reprodutivos. Este cenário vem sendo apresentado como a indiscutível verdade sobre a origem da vida em toda a aula de ciência ao redor do mundo – em escolas primárias, secundárias, faculdades e universidades. O rádio, televisão e as publicações de divulgação científica reforçam essas mensagens.
Para alguns, falar sobre como a vida se originou ou não a partir da matéria pode parecer distante das atribulações cotidianas e irrelevante para nossas próprias vidas. Independentemente das discussões envolverem idéias altamente prováveis baseadas em evidências sólidas ou vagas, hipóteses insubstanciadas, baseadas em dados fracos e criados por preconceitos científicos, são material para doutores em torres de marfim. Mas porque as respostas a questões fundamentais sobre a origem da vida determinam como nós vemos a nós mesmos e nosso lugar no universo, elas afetam profundamente nosso senso de identidade, nossas decisões, nossos sentimentos, relacionamentos, nosso comportamento – de fato, elas afetam todos os aspectos de nossa vida, incluindo os objetivos de nossa sociedade secular.
Antes de ver as explicações oferecidas pelas teorias mecanicistas sobre a origem da vida e da consciência, nós devemos primeiro considerar três exemplos do que acontece dentro da célula viva, ajudando, desse modo, a apreciar a incrível complexidade que existe até mesmo nos organismos mais simples.
Ao contemplar estes exemplos é crucial lembrar que de acordo com o entendimento dos químicos modernos, as moléculas envolvidas são meramente unidades submicroscópicas da matéria. As várias formas em que elas se combinam pode levar a suposição de que potências místicas estariam envolvidas na sua auto-organização. Cientistas, porém, são rápidos para rejeitar essa idéia, insistindo que moléculas não fazem mais do que agir segundo as leis da física. Mas ainda deve ser explicado exatamente de que forma, moléculas agindo de acordo com leis mecanicistas relativamente simples, podem se combinar para produzir células inconcebivelmente complicadas. Uma questão mais difícil de ser respondida é ainda como estas células puderam evoluir de acordo com as mesmas leis para produzir organismos altamente complexos. Então, apesar da rígida aderência da comunidade científica à corrente explicação mecanicista da evolução química, ainda seria apropriado considerar a possibilidade de que outros fatores podem estar envolvidos nesta evolução – talvez um princípio organizador auto-inteligente.
Nosso primeiro exemplo refere-se à parede protetora das células, que é manufaturada a partir de várias moléculas sintetizadas dentro da célula. Para construir essa parede, a célula inicialmente forma blocos moleculares de construção a partir de simples compostos, por processos que envolvem muitas operações sofisticadas. Uma vez que esses blocos são reunidos a célula os organiza em precisos entrelaçados horizontais e verticais que formam a parede celular. Este processo lembra um complexo sistema de produção fabril, onde máquinas especificamente desenhadas, primeiro constroem os componentes a partir da matéria bruta e depois os organizam num produto pronto e funcional.
Um segundo exemplo sobre a complexidade interna da célula é a formação de um ácido graxo, ácido palmítico, a partir de 14 subunidades moleculares. Ácidos graxos são as moléculas-chefe para estocagem de energia nas células. Para manufaturar o ácido palmítico, a célula cria uma elaborada máquina molecular a partir de moléculas de proteína. No centro da “máquina” há um braço, também feito por moléculas, que se move por seis “locais de trabalho”. Cada vez que o braço gira, duas subunidades moleculares do ácido graxo são adicionadas pela ação de enzimas (enzimas são moléculas de proteínas altamente complexas que auxiliam nas reações químicas no interior da célula). Após sete rotações, as 14 unidades necessárias estarão presentes e o ácido graxo será liberado.
Para esta máquina giratória funcionar, todas as seis enzimas diferentes devem estar presentes na ordem certa, e o braço molecular deve estar montado corretamente. Em geral, uma máquina complexa é operável apenas se todas as partes vitais estão presentes e funcionando. Por exemplo, seria difícil imaginar um automóvel funcionando sem uma bomba de combustível. É difícil imaginar, então, como a máquina molecular descrita acima foi formada através deste tipo de evolução passo a passo.
Nosso terceiro exemplo, a ação da enzima DNA-Girase na reprodução celular, ilustra, graficamente os sérios problemas que a teoria mecanicista enfrenta na tentativa de explicar as origens das ações complexas dentro das células. Em uma bactéria como E. coli, a molécula de DNA possui a forma de um laço com uma dupla hélice entrelaçada, a qual se separa em duas hélices durante a reprodução celular. À medida que a porção da hélice se desenrola, a porção inferior naturalmente se enrola intensamente. Desde que o DNA é na verdade dobrado centenas de vezes para caber na célula, o enroscamento acentuado causa, invariavelmente, um emaranhado de fios. Este emaranhado proibiria a reprodução, todavia a célula ativa uma enzima, DNA-Girase, a qual desembaraça os nós dos fios. A Girase reorganiza os fios como se segue: primeiro, corta um dos fios sobrepostos, depois puxa os outros fios pela abertura e finalmente junta as pontas do fio cortado. Por esta operação altamente sofisticada, esta enzima separa as linhas de cromossomos.
A questão para os bioquímicos é a seguinte: como esta enzima poderia ter se originado? Ela é uma estrutura muito complicada para surgir de um só golpe pela combinação aleatória de moléculas na sopa primordial. Os cientistas devem sugerir que ela sofreu um processo de evolução gradual, passo a passo. Mas aqui vem a surpresa – sem a DNA Girase, não haveria reprodução celular e sem reprodução celular, não há processo evolucionário para produzir a Girase. A origem dessa enzima permanece como um dos grandes mistérios da evolução celular.
Os três exemplos mencionados acima indicam as intrincadas estruturas e operações da célula. Ninguém possui qualquer experiência de uma máquina que se desenvolveu sem um projeto e especificações, portanto é razoável considerar a possibilidade de que estes arranjos complexos decorram de um projeto pré-concebido. Infelizmente, as conclusões do senso comum não possuem um lugar nas teorias dominantes sobre a evolução da vida. Os proponentes da evolução química se esforçam para criar explicações alternativas que dizem respeito apenas ao acaso e a leis impessoais da física.
O cenário mais comum apresentado pelas teorias da evolução química começam 4 bilhões de anos atrás, quando acredita-se que nuvens de gases e poeira foram condensadas na antiga superfície da Terra e gradualmente formaram a atmosfera inicial. Ativada pela luz ultravioleta e descargas elétricas, este atmosfera primitiva teria supostamente sido o berço para os compostos químicos orgânicos, os quais, por cerca de 1,5 bilhões de anos se acumularam em antigos mares. Estes compostos orgânicos interagiram quimicamente e eventualmente formaram polipeptídios primitivos (proteínas), polinucleotídeos (DNA e RNA), polissacarídeos (células de açúcar) e lipídios (ácidos graxos). Um texto acadêmico padrão fornece o passo final: “deste rico caldo de moléculas orgânicas e polímeros, a sopa primordial orgânica, acredita-se que os primeiros organismos vivos teriam se formado”2.
Inquestionavelmente, uma descrição provocativa e de certa forma poética – mas o quanto esta grande especulação exemplifica, mesmo o escrutínio moderado? Nós já discutimos a formidável complexidade mesmo dos sistemas vivos mais simples, então, qualquer argumento de que forças naturais cegas originalmente organizaram moléculas e as transformaram em sistemas de funcionamento elaborado, deve explicar os princípios exatos, passo a passo. Isto não foi feito.
Bioquímicos podem citar a seleção natural – o processo pelo qual as variações de um organismo, mais aptas a um ambiente particular, tendem a se reproduzir e sobreviver – como explicação. Mas a seleção natural não pode ser proposta como um mecanismo adequado para a origem do primeiro organismo vivo. A seleção não pode atuar até que um sistema auto-replicante realmente exista, porque sem reprodução não existem novas formas para a natureza selecionar. E a partir de um sistema auto-replicante simples qualquer, não é suficiente que os cientistas balancem suas mãos e digam as palavras mágicas “seleção natural”, com a intenção de explicar o aparecimento de sistemas mais complexos. Eles devem ser capazes de especificar o que seria exatamente selecionado e porquê. Sem ser capaz de fazê-lo, não possuem uma teoria para ser testada e investigada, o que falar de uma demonstração final de veracidade da mesma?
Infelizmente, as teorias atuais não se aproximam disto. Começando com o trabalho de Oparin em 1930, muitos cientistas fizeram sérias tentativas para explicar a origem da vida a partir da sopa química primordial, mas nenhum foi bem sucedido. Sem exceção, os modelos propostos são vagos, tentativos, incompletos e os resultados apenas esboços. Vamos discutir algumas dessas tentativas. A questão central não resolvida é a seguinte: como pode a matéria inerte, agindo de acordo com as simples leis da física, criar a notável maquinaria molecular encontrada mesmo na célula mais simples? Como Albert L. Lehninger afirma em seu livro, amplamente utilizado em faculdades, “no centro do problema está o processo de auto-organização da matéria”. Até hoje, cientistas têm falhado em demonstrar como isso poderia ter ocorrido sem a intervenção de alguma força direcional maior ou inteligência.
Em especial, dois experimentos publicados foram recentemente desconstruídos como parcialmente bem sucedidos na produção de vida, a partir de compostos químicos. Um é o trabalho feito com aminoácidos por Stanley Miller, um professor de química na Iniversidade da Califórnia, em San Diego, EUA. O outro é a experiência da “protocélula”, de Sydney Fox, diretor do Institute for Molecular and Cellular Evolution at the University of Miami, em Coral Gables, EUA.
Miller tentou reconstruir as condições que ela achava que existiram na “aurora da vida” e que geraram as formas orgânicas primitivas a partir de elementos físicos. Em um frasco ele colocou gases para formar a atmosfera antiga e passando uma faísca por esta mistura, ele produziu uma substância marrom nas paredes do frasco. Esta substância incluía aminoácidos, os constituintes das moléculas de proteína.
Ele anunciou isto como um avanço significante e impressionou muitas pessoas, dentro e fora da comunidade acadêmica. Todavia seu experimento é realmente de pouca significância, se é que possui alguma. Nós podemos esperar a formação de aminoácidos no experimento de Miller porque esta técnica automaticamente produz praticamente qualquer molécula orgânica simples que existe na natureza (a grande maioria é venenosa para as formas de vida atuais). Solicitado a apresentar um prognóstico sobre o resultado do experimento de Miller, Harold Urey, um químico da University of California pôs todo o assunto em perspectiva quando respondeu: “Bielstein” (Bielstein é o catálogo alemão para todos os compostos químicos orgânicos conhecidos). Além disso, aminoácidos são moléculas relativamente simples, servindo apenas como blocos de construção das moléculas muito mais complexas de proteína encontradas nas células. Não é surpresa que uma técnica simples como a de Miller produziu resultados químicos simples, mas ainda deve ser demonstrado que um processo simples como esse produz componentes e mecanismos celulares complexos. É um passo em tanto ir de tijolos desorganizados para uma casa.
O químico Sydney Fox, também tentou demonstrar como os compostos químicos poderiam se transformar progressivamente em uma célula viva. Pelo aquecimento de aminoácidos a 280 graus Fahrenheit e jogando-os na água, ele produziu pequenas porções de proteína as quais ele com otimismo denominou “protocélulas”. As protocélulas de Fox, entretanto, não eram tão impressionantes. Estruturalmente não eram mais do que pequenos globos de geléia vazios e eram incapazes de metabolizar moléculas do ambiente. Não apresentaram nenhum sinal de evolução mesmo em formas um pouco mais complexas, para não falar em células. Acima de tudo isto, Fox não tinha nenhuma sugestão razoável de como elas poderiam ter emergido de uma sopa química pré-biótica (secar aminoácidos aquecidos a 280 graus na natureza requer uma grande imaginação). Há muitos outros experimentos como este que produziram resultados similares e deixaram as mesmas questões não respondidas.
O cientista alemão Manfred Eigen propôs uma explicação de como a matéria inerte poderia ter feito a transição para células auto-reprodutivas. De acordo com Eigen, vários tipos de moléculas de RNA poderiam ter se replicado individualmente na sopa primordial. Dessa forma, o tipo A replicaria RNA de tipo A, e o tipo B replicaria mais RNA de tipo B. Estes ciclos poderiam ter continuado independentemente. Mas, de alguma forma, de acordo com Eigen, o RNA tipo A teria começado a produzir uma enzima E-B que poderia catalisar a replicação do Rna tipo B. E também o RNA tipo B poderia ter começado a produzir uma enzima E-A que poderia catalisar a replicação do RNA tipo A. Com a produção dessas enzimas, o ciclo A-B-A-B-A-B poderia continuar. Isto é chamado um hiperciclo e Eigen propôs que os hiperciclos poderiam se tornar mais e mais complexos até alcançarem o nível de células vivas.
Existem, entretanto, alguns problemas com os hiperciclos. Primeiro, o modelo requer um mecanismo para produzir proteínas complicadas (na forma de enzimas) a partir de informação contida no RNA. Eigen não conseguiu sugerir um mecanismo deste tipo.
Além disso, não há certeza de que um hiperciclo iria evoluir. O proeminente biólogo evolucionista John Maynard Smith criticou o modelo de Eigen, indicando que, a não ser que o hiperciclo estivesse confinado a um compartimento como o de uma parede celular, suas diferentes partes poderiam competir entre si. Isto tornaria impossível para o hiperciclo como um todo evoluir por mutação e seleção natural. E, se a necessidade por um compartimento é admitida, permanece o difícil problema de considerar o aparato pelo qual poder-se-ia replicar durante a reprodução. Smith disse “claramente, estes trabalhos [de Eigen e co-autores], levantam mais problemas que soluções”4.
Finalmente, hiperciclos são muito diferentes de células, as quais possuem um sistema genético unificado e complicados mecanismos moleculares. Ir de um hiperciclo a uma célula teria levado milhares de passos intermediários. Seria como ir de um relógio de corda a uma máquina de combustão interna em pequenas mudanças. Cada mudança deveria resultar num mecanismo superior e funcional – uma possibilidade que atualmente desafia a imaginação. Neste apelo a seleção natural, Eigen não define exatamente os passos que levariam destes hiperciclos às células vivas e, além disso, sua explicação não acrescenta mais do que uma visão não-científica de “passe de mágica”.
Até aqui temos visto como as células funcionam de uma forma notadamente organizada e como as teorias correntes que tentam descrever o desenvolvimento das células vivas a partir de elementos químicos inertes carecem de valor explanatório. Neste ponto podemos perguntar por que os cientistas persistem em suas tentativas de encontrar explicações estritamente mecanicistas. Uma resposta é que eles se sentem comprometidos com suas estratégias reducionistas atuais, que procuram explicar tudo – de galáxias à bactérias – em termos da ação da matéria de acordo com leis as simples e básicas da física. Rejeitando a possibilidade de qualquer outra abordagem para a ciência, eles temem que ao se desviar, mesmo levemente de suas estratégias, poderia levar ao fim da ciência como a conhecemos.
Sendo incapazes de apresentar mecanismos adequados para a formação da célula pelas simples leis da física, muitos cientistas optaram pelo acaso como o fator causal último. Existe, é claro, um problema fundamental com essa abordagem. Estritamente falando, o termo acaso (chance no original inglês) refere-se apenas a presença de certos padrões nas estatísticas, descrevendo as repetições de um evento. Isto não pode ser a “causa” de nada (veja “O acaso e a Origem do Universo”). Dessa forma, para a probabilidade matemática da vida surgir da matéria, existem algumas estimativas, facilmente calculadas, da chance de um evento como este ocorrer durante o curso de 4,5 bilhões de anos, a idade do planeta Terra apresentada pelos cientistas modernos.
Vamos começar olhando para o ingrediente básico de todos os organismos vivos – as proteínas, as quais realizam muitas das funções vitais da célula. Proteínas são formadas por um processo altamente complexo que pode ser comparado a uma linha de produção fabril, onde matérias brutas são organizadas com ajuda de máquinas especializadas. As elaboradas macromoléculas de proteína contém uma média de 300 moléculas de aminoácidos em cadeia e mesmo dentro da simples bactéria E. coli existem aproximadamente 2.000 tipos diferentes de proteínas (em mamíferos este número é pelo menos 800 vezes maior). A formação destas diferentes moléculas de proteínas é controlada pelo material genético da célula. De acordo com o modelo mecanicista, anterior ao desenvolvimento de um sistema auto-reprodutivo capaz de efetuar as funções básicas da célula e de seu código genético, qualquer combinação de aminoácidos transformando-se em proteínas seria necessariamente devido ao acaso.
Para determinar a probabilidade da interação aleatória que resultaria nas proteínas necessária até mesmo para as células mais simples, o famoso astrônomo britânico Sir Fred Hoyle e o matemático Chandra Wickramasinghe, da University College, em Cardiff, País de Gales, calcularam da seguinte maneira5: como já mencionado, existem 2.000 proteínas diferentes necessárias para a bactéria unicelular E. coli e essas proteínas possuem uma média de 300 unidades de aminoácidos em comprimento. A função de uma proteína particular depende da seqüência destas 300 unidades de aminoácidos, exatamente como o sentido de uma frase depende da ordem de suas palavras. Já que existem 20 tipos de aminoácidos para serem escolhidos, a probabilidade de se formar uma seqüência de proteína em particular é de 1 em 20 elevado a 300ª potência.
Cientistas têm argumentado que há alguma possibilidade para variação na seqüência exata das 300 unidades de aminoácidos, sem prejudicar o correto funcionamento da proteína. Todavia, Hoyle e Wickramasinghe generosamente ajustaram a probabilidade 1 em 20 elevado a 300ª potência, para 1 em 10 elevado a 20ª potência – uma tremenda redução nas probabilidades. Então, já que uma simples célula requer 2.000 proteínas diferentes para funcionar, eles combinaram estas duas situações (10 elevado a 20ª potencia de 20 e 2.000) e chegaram a probabilidade matemática de 1 em 10 elevado a 40.000ª potência, de que esta interação aleatória poderia fornecer as moléculas necessárias para construir mesmo o mais simples sistema auto-reprodutivo. Estas probabilidades são tão inacreditavelmente grandes que ninguém pode esperar razoavelmente que tal evento ocorra nos relativamente breves poucos milhões de anos que os cientistas supõem para o fenômeno. É muito para o puro acaso.
Muitos cientistas não gostam do conceito de acaso, mas concluem, na medida que lhes permite seu presente entendimento mecanicista, que a vida deve ter se originado por um “evento ao acaso”, de probabilidade extremamente pequena. Um destes é o ganhador do Nobel, Francis Crick, co-descobridor da estrutura do DNA, que afirmou: “Um homem honesto, armado com todo o conhecimento disponível atualmente pode apenas afirmar que, em certo sentido, a origem da vida parece no momento ser quase um milagre, tantas são as condições que deveriam ser satisfeitas para isto ocorrer”6. Estes cientistas esperavam, é claro, explicar a origem da vida com base em leis da natureza mas como nós vimos, eles têm sido incapazes de fazer isso. Alguns destes cientistas mudaram para hipóteses extremamente radicais (mas, é claro, não tão radical como o conceito de um designer).
Por exemplo, o próprio Crick propôs que o código genético pôde ter sido trazido a Terra por formas de vida inteligente de outro sistema planetário. Este conceito poderia explicar a vida na Terra, mas ainda teríamos que explicar como a vida se desenvolveu em todo lugar.
Então, apesar de um grande número de pessoas acreditar que a ciência possui evidências substanciais para provar a idéia de que as primeiras entidades vivas foram produzidas a partir da interação aleatória de compostos químicos num passado distante da Terra, é claro que não existe teoria viável da origem química da vida. Além disso, a teoria matemática das probabilidades não nos permite usar a explicação conveniente, “isto aconteceu ao acaso”.
Portanto, porque não há nada sequer próximo a uma explicação mecanicista para o alto conteúdo de informação dos sistemas vivos, nós propomos que organismos viventes não podem ser explicados em termos mecanicistas. Em “O Mistério da Consciência”, discutimos um aspecto da realidade irredutível e não-mecanicista, chamado consciência. Agora nós temos outro aspecto irredutível da realidade que não pode ser considerado pela ciência mecanicista – as formas complexas dos organismos vivos. Nós propomos que uma inteligência superconsciente é responsável por ambos os fenômenos. É a fonte original das entidades conscientes dentro dos organismos físicos e que fornece a informação para o arranjo material nas estruturas biológicas que servem como veículos para essas entidades conscientes. A natureza desta inteligência superior será mais elaboradamente discutida no artigo “Ciência De Dimensão Superior”.

Referências:

1. James D. Watson, The Molecular Biology of the Gene. Menlo Park: W, A. Benjamin, 1977, p. 69.
2. Albert L. Lehninger, Biochemistry. New York: Worth Publishers, 1975, p. 1033.
3. Albert L. Lehninger, Biochemistry, p. 1055.
4. John Maynard Smith, "Hypercycles and the Origin of Life," Nature, vol. 280 (1979), pp. 445-446.
5. Sir Fred Hoyle and Chandra Wickramasinghe, Evolution from Space. New York: Simon and Schuster, 1981, pp. 23-27.
6. Francis Crick, Life Itself. New York: Simon and Schuster, 1981, p. 88.

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