Os Estromatólitos e a Explosão da Vida na Terra

Não é um dos objetivos do presente trabalho discutir a origem e a diversificação da vida sob prismas filosóficos ou religiosos, as pesquisas realizadas se constituem numa tentativa de organizar fatos e evidências científicas a fim de determinar a importância das primeiras formas de vida a se estabelecerem sob a superfície do planeta Terra e de que modo as mesmas podem estar associadas às modificações que há pelo menos 570 Milhões de anos (M.a.) alteraram drasticamente as condições ambientais do Globo Terrestre propiciando condições para um salto evolutivo do planeta: o surgimento da vida aeróbica, sua explosão e diversificação.

As primeiras formas de vida a se estabelecerem na Terra eram anaeróbicas e embora vários cientistas tenham se aventurado em experimentos que tentassem estabelecer a origem de tais formas, há ainda questões fundamentais não respondidas. Não existe consenso. Estudiosos e filósofos teorizaram através da hipótese conhecida como "Panspermia" que a origem da vida na Terra se dá a partir do extra-terreno, dentre tais propostas, uma das mais representativas é a de Arrhenius (1859 - 1927), que apresenta os meteoritos como responsáveis pelo transporte da vida de fora para a superfície do planeta.

A comunidade científica vivenciou e ainda vivencia fervorosos embates teóricos entre os defensores da hipótese panspermista e os representantes do "cenário corrente", de acordo com os quais a vida se originou na Terra.

Diante da falta de evidências que comprovem uma ou outra hipótese sobre a origem da vida, discutir a diferenciação e a evolução dos seres vivos é uma tarefa possível, pois, os registros fósseis se apresentam como "ferramentas" através das quais são estabelecidos contextos físicos, químicos e ambientais para as formas de vida "gravadas" (icnofósseis) ou fisicamente preservadas total ou parcialmente (somatofósseis). A partir desses contextos, a evolução das formas de vida pode ser traçada. Através do estudo de registros fósseis foi possível retroceder até a aproximadamente 540 Milhões de anos e identificar registros deixados pelas primeiras formas de vida - unicelulares e microscópicas.

Os registros mais antigos são icnofósseis conhecidos como Estromatólitos - biossedimentos - que rementem a 3,5 bilhões de anos (B.a), encontrados em Apex, na Austrália, como apresentamos na imagem 1.

Imagem 1: Microfósseis pré-Cambrianos. Os exemplares “e, f, g, h, i” são os mais antigos (3,465 B.a.), encontrados nos estromatólitos de Apex, na Austrália

Fonte: (J. W. Schopf et al. Nature, 416, 73, 2002).

Sendo as cianobactérias responsáveis pela biossedimentação que resulta na formação de estromatólitos seres fotossintetizantes, é importante procurar registros de fotossíntese em épocas remotas, assim, algumas evidências podem ser consideradas:

 

1ª. Na Groelândia, a formação rochosa Isua foi datada em 3,8 Bilhões de anos. Apesar de não conter nenhum organismo ou microorganismo fossilizado, apresenta uma anomalia no ter de carbono da grafite contida.

 

Os restos vegetais atuais apresentam o isótopo 12C e o isótopo encontrado na formação Isua é o 13C. Apenas a fotossíntese pode ser apresentada a fim de explicar tal anomalia no carbono.

Fonte: (J. W. Schopf et al. Nature, 416, 73, 2002).

2ª. Ocorreu a aproximadamente 3,7 Bilhões de anos a formação de imensos depósitos de Óxido de Ferro (BIF - Bandad Iron Formation). Como nessa época não existia oxigênio livre na atmosfera do planeta, a oxidação do ferro pode ter ocorrido a partir da ação de algas fotossintetizantes que liberaram o oxigênio nos oceanos, possibilitando a oxidação e a sedimentação do ferro, intercalado com outros sedimentos como carbonatos, também abundantes nos oceanos.

Apenas a partir da oxidação de todo o ferro dos oceanos é que o oxigênio pôde ser liberado para a atmosfera, o que se deu a aproximadamente 540 Milhões de anos, período que ficou marcado como a "Explosão do Cambriano" onde surgiram seres multicelulares aeróbicos e a vida se diversificou abundantemente.

As imagens 2 e 3 mostram como exemplo as faunas de ediacara (Pré-Cambriano: aproximadamente 600 milhões de anos) e de Burgess Shale (Cambriano: 520-515 milhões de anos). 

                                                                                           Imagem 2: Fauna de Ediacara. 

                                          Fonte:https://beebac-files.s3.amazonaws.com/2011/09/10/20539/file/1315668329_palocologie.pdf 

Alguma das espécies da diversidade biótica de Burgess Shale é descrita na figura por Sam Gon III e por John Whorrall.
Trilobites such as Olenoides serratus (1) were a minority among a diversity of arthropods such as Sidneyia (9), 
Waptia (17), Helmetia (13), Sanctacaris (18), Tegopelte (15), Naraoia (16), Leanchoilia (10), Canadaspis (12),
Odaraia (19), Marrella (11), and Burgessia (14), as well as oddities such as Opabinia (24), Wiwaxia (26), 
Hallucigenia (20), and the giant predator, Anomalocaris (28).

                                                                                 Fonte: http://www.trilobites.info/Burgess.htm

Quando a vida surgiu no universo?

Estudos de exoplanetas e simulações computacionais sobre a evolução química das estrelas levam a inferir que a vida pode ter se desenvolvido há cerca de 11 bilhões de anos e pode estar presente em diferentes galáxias.

Por: José Antônio de Freitas Pacheco

Publicado em 11/09/2014 | Atualizado em 11/09/2014

Se levarmos em consideração que existe no universo um número extraordinário de planetas, é possível imaginar que a vida – fenômeno ainda misterioso – possa estar presente em diferentes galáxias. (imagem: Nasa/ JPL-Caltech)

A origem da vida na Terra é uma questão ainda em aberto. A formação da crosta terrestre, segundo estudos geológicos recentes, ocorreu há cerca de 4,4 bilhões de anos – ou seja, 160 milhões de anos após a formação de nosso planeta. Antes, a Terra era provavelmente estéril, pois sua superfície era formada por rochas em fusão.

No entanto, sabemos que, há cerca de 3,5 bilhões de anos, já havia na Terra primitiva atividade de organismos unicelulares (cianobactérias), como atestam estruturas sedimentares de origem orgânica (os chamados estromatólitos) encontradas, por exemplo, na Austrália.

Sabemos que, há cerca de 3,5 bilhões de anos, já havia na Terra primitiva atividade de organismos unicelulares (cianobactérias)

Vários processos químicos antecederam a vida unicelular. Primeiramente, foi preciso que ingredientes químicos básicos (metano, amônia, sulfeto de hidrogênio, monóxido e dióxido de carbono, fosfatos e água) formassem compostos de interesse biológico, como os monômeros, e que estes dessem origem aos aminoácidos, que são estruturas básicas das proteínas, moléculas essenciais para a vida.
Em uma segunda etapa, os monômeros teriam produzido gorduras (lipídios e fosfolipídios) que formam a membrana celular. Posteriormente, em fases mais avançadas, moléculas de ácido ribonucleico (RNA) seriam formadas, permitindo a síntese de proteínas. Ao surgir, o RNA agia como um catalisador, enquanto, nas fases ainda mais avançadas do processo, passou a servir ao genoma e ao processo de autorreprodução.
A transição entre etapas puramente químicas e o surgimento de uma estrutura molecular complexa com capacidade de replicação – e, posteriormente, a seres unicelulares – foi um processo complexo cujas etapas são ainda desconhecidas.

Panspermia 

Qual a origem das moléculas orgânicas que são a base do fenômeno da vida?
Uma primeira resposta sugere que aminoácidos poderiam ter sido criados a partir de moléculas presentes na atmosfera terrestre expostas à radiação ultravioleta e a descargas elétricas, como sugeriu um experimento clássico ainda na década de 1950. Mais recentemente, tem-se especulado que as fontes geotermais submarinas poderiam ter sido a origem desses processos químicos.

Há aproximadamente 3,8 bilhões de anos, a Terra sofreu um importante ‘bombardeio’ de cometas e meteoritos que podem ter sido responsáveis pela presença de parte significativa da água do planeta, essencial para a vida. (imagem: Nasa)

Outra possibilidade, no entanto, é a origem extraterrestre desses componentes.  No início do século passado, o químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927) propôs a teoria da panspermia: a vida teria se desenvolvido fora da Terra e aqui chegado sob a forma de esporos. Essa teoria – inicialmente abandonada – foi retomada por dois astrofísicos, o britânico Fred Hoyle (1915-2001) e o cingalês Nalin Wickramasinghe, na década de 1970, que passaram a defender que compostos orgânicos necessários para o aparecimento da vida foram trazidos para a Terra por cometas que colidiram com nosso planeta.
Em 2004, a sonda espacial Stardust coletou material da cauda do cometa P/Wild, e sua análise mostrou a presença de glicina (aminoácido presente em proteínas), bem como compostos à base de dois elementos essenciais à vida como a conhecemos, nitrogênio e carbono. O meteorito Murchison, que caiu na Austrália em 28 de setembro de 1969, apresentou, em sua análise química, um conteúdo orgânico ainda mais surpreendente: cerca de 70 tipos de moléculas, muitas delas, como adenina, guanina, uracilo e purinas, essenciais para a constituição das duas moléculas do material genético, o RNA e o DNA.

Contaminação? 

Observações radioastronômicas indicam a presença de moléculas orgânicas com 10 ou mais átomos (por exemplo, benzeno, butanona e cianeto de propila) em regiões densas do meio interestelar, onde se formam estrelas, planetas, cometas e asteroides.
Sabemos que a formação dessas moléculas ocorre necessariamente na presença de grãos de poeira interestelar, encontrados também em discos protoplanetários, ou seja, aqueles que darão origem a planetas. Um desses discos foi detectado pelo telescópio espacial norte-americano Hubble em torno da estrela Fomalhaut, distante 25 anos-luz do sistema solar – cada ano-luz equivale à distância de 9,5 trilhões de quilômetros. Mais recentemente, o telescópio espacial europeu Herschel detectou, na mesma estrela, um anel brilhante (figura 2) que os pesquisadores interpretam como sendo constituído por cometas.

Poderia a Terra primitiva ter sido ‘contaminada’ por cometas e/ou meteoritos, portadores dos ‘tijolos’ que constituem a base da vida – como, por exemplo, os aminoácidos?

 

Esses fatos levantam uma questão: poderia a Terra primitiva ter sido ‘contaminada’ por cometas e/ou meteoritos, portadores dos ‘tijolos’ que constituem a base da vida – como, por exemplo, os aminoácidos?
Há aproximadamente 3,8 bilhões de anos, a Terra sofreu um importante ‘bombardeio’ de cometas e meteoritos. Diferentemente do que ocorreu na Lua, onde as crateras são ainda visíveis, o processo de erosão na Terra deixou poucos traços dessas colisões.

As causas desse bombardeio foram estudadas pelo grupo do Observatório da Côte d’Azur (OCA), liderado pelo astrônomo italiano Alessandro Morbidelli. Constatou-se que elas estão ligadas a instabilidades dinâmicas do sistema solar ainda em fase de formação, o que teria posto asteroides em rota de colisão com os planetas internos e rochosos – a Terra é um deles.

As simulações desse mesmo grupo francês ainda indicam que esses corpos são responsáveis por parte significativa da água presente na Terra – hipótese sustentada pela mesma abundância do deutério (hidrogênio ‘pesado’) observada nesses corpos e nos oceanos terrestres.

Podemos, então, imaginar que as moléculas orgânicas formadas nas nuvens interestelares densas estivessem presentes na composição química dos cometas e asteroides que colidiram com a Terra. Com condições físicas adequadas, essas moléculas poderiam ter dado origem a compostos mais complexos que estão na base da formação das duas moléculas da vida, o RNA e o DNA.