Um dos fenômenos mais maravilhosos que existem é a vida. Qualquer um
já se emocionou ao ver o nascimento de uma criança ou de um animal.
Nascem pequenos e frágeis, totalmente dependentes, mas depois crescem e
se tornam aptos a se reproduzir e dar continuidade à espécie.
Mas como surgiu a vida em nosso planeta? Como essa vida poderá ser
preservada, se ao longo do tempo observamos o desaparecimento de
inúmeras espécies? Essas são questões extremamente complexas e que não
têm respostas definitivas. Também não tenho a pretensão de apresentar
qualquer resposta, mas podemos refletir um pouco sobre como a matéria
conseguiu se organizar e como a natureza pôde produzir seres tão
complexos como nós, que são capazes de pensar sobre isso.
Sabemos que somos feitos de átomos e estes têm uma estrutura nuclear
composta por prótons (partículas com carga elétrica positiva) e nêutrons
(sem carga elétrica). Ao redor do núcleo estão os elétrons (com carga
elétrica negativa), que permitem que os átomos se combinem formando
moléculas. Essas combinações geram estruturas que podem ser simples, com
apenas dois átomos, como o gás hidrogênio (H
2), ou complexas, com vários átomos, como a molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico), responsável pelo código genético.
Os átomos são forjados no interior das estrelas, por meio do processo
de fusão nuclear de átomos de hidrogênio e hélio que elas têm em seu
interior. Quando as estrelas atingem determinados estados de evolução,
esses átomos são arremessados para o espaço para formar novas estrelas
e, em alguns casos, planetas ao seu redor. Em condições muito
particulares, esse processo permite o surgimento da vida, como aconteceu
na Terra.
- Os átomos são formados no
interior das estrelas e arremessados no espaço em certos momentos da
evolução estelar para formar novas estrelas, planetas e, em condições
muito particulares, a vida. (foto: Wikimedia Commons/ Friendlystar – CC
BY 3.0)
Por meio da combinação de átomos, desenvolvemos materiais que não
existem na natureza e construimos equipamentos extermamente complexos.
Mas nenhum deles, até hoje, conseguiu alcançar o grau de sofisticação
das formas de vida que conhecemos.
A quantidade de informações existentes no código genético das
espécies mais primitivas é muito superior à de qualquer dispositivo que
possamos imaginar. Os diversos equipamentos desenvolvidos são fruto da
inteligência humana. Os seres vivos, segundo as evidências científicas
que temos, são resultado de inúmeras experiências feitas pela própria
natureza ao longo de bilhões de anos.
Energia vital
Para que se consiga organizar algo, necessita-se de energia. Não se
produz um equipamento ou estrutura mais complexa sem gasto energético.
Em nosso cotidiano, percebemos facilmente que colocar ordem nas coisas é
mais trabalhoso do que bagunçá-las.
Um organismo permanece vivo no seu estado altamente organizado ao importar energia de alta qualidade de fora de si mesmo
Para que uma estrutura se organize, não basta qualquer tipo de
energia. É necessário que ela tenha certa qualidade ou capacidade para
realizar um trabalho útil. Quando ocorre um processo químico ou físico,
parte dessa qualidade ou capacidade de realizar trabalho sempre é
perdida. Por isso, quanto maior for a complexidade do processo, mais
energia ele demanda e mais qualidade ela deve ter. Em toda transformação
de energia há um preço a pagar. Invariavelmente parte da energia é
transformada em energia com baixa qualidade, como o calor, por exemplo.
Os seres vivos são sistemas termodinâmicos abertos, ou seja, recebem
energia do meio externo. Um organismo permanece vivo no seu estado
altamente organizado ao importar energia de alta qualidade de fora de si
mesmo.
As plantas conseguem se desenvolver a partir da energia captada da
luz solar e usada no processo de fotossíntese, que transforma gás
carbônico em carboidratos (e utiliza outros elementos também). Um dos
subprodutos desse processo é o oxigênio. Os animais, por sua vez, usam
as plantas e outros animais como fonte de energia, que é extraída das
ligações químicas desses seres durante o processo de digestão. Logo,
percebemos que a principal fonte de energia em nosso planeta é o Sol.
- As plantas se desenvolvem
a partir da energia captada da luz solar e servem como fonte energética
para os animais que as consomem. (foto: Sxc.hu)
Quando privamos um organismo das suas fontes de energia, ele morre e
toda a sua estrutura se degrada rapidamente. Isso acontece porque na
natureza há uma tendência de todos os sistemas, com o passar do tempo,
se desorganizarem.
A ordem e a desordem estão associadas a uma característica
fundamental da natureza chamada entropia. A entropia está relacionada à
quantidade de informação necessária para caracterizar um sistema. Quanto
maior a entropia, mais informações são necessárias para descrevermos o
sistema (veja a coluna
'O caos e a ordem').
A manutenção da vida é um embate constante contra a entropia. Desde a
concepção, o nosso organismo se desenvolve e fica mais complexo.
Partimos de uma única célula e chegamos à fase adulta com trilhões
delas, especializadas para determinadas funções. Para alcançar esse
estágio, temos que consumir muita energia, pois, quanto mais desordem há
no processo, mais informação necessitamos para organizá-lo.
Por exemplo, quando temos um baralho organizado na sequência das
cartas e naipes, sabemos que a carta 4 de paus está depois da 3 de paus e
antes da 5 de paus. Se as cartas estiverem embaralhadas, pode ser
necessário verificar todas as cartas para encontrar a 4 de paus, ou
seja, será preciso saber a ordem de muitas cartas antes de encontrar a
desejada.
Organização genética
Para que a vida surja, é preciso certo grau de ordem. Não basta
simplesmente misturarmos os elementos básicos (proteínas, aminoácidos
etc.)
e esperarmos que apareça uma forma de vida. São necessárias informações
para que cada parte se ordene de maneira adequada. Quem cumpre essa
tarefa é a molécula de DNA, que garante também a continuação da vida, ao
fazer com que cada nova geração receba as informações do código
genético de seus antecessores.
Para que a vida surja, é preciso certo grau de ordem. Não basta simplesmente misturarmos os elementos básicos
Os DNAs de todas as formas de vida do nosso planeta são formados a
partir das mesmas bases nucleicas, embora com graus de sofisticação
diferentes. Essa é uma das evidências importantes da evolução. Todos os
seres vivos, de alguma maneira, são aparentados, pois compartilham a
mesma química fundamental.
A estrutura do DNA começou a ser compreendida em 1953, quando o
biólogo britânico Francis Crik (1916-2004) e o biólogo norte-americano
James Watson (1928-) mostraram que a molécula de DNA tem a forma de uma
dupla hélice, como se fosse uma escada retorcida, em que os ‘corrimãos’
são formados por fosfato e açúcar e os degraus por uma sequência de
pares de bases nitrogenadas: a adenina (A), a citosina (C), a timina (T)
ou a guanina (G). Além disso, eles descobriram que a adenina só pode se
ligar à timina e que a citosina só pode se ligar à guanina.
Essa estrutura peculiar permite que a molécula de DNA quebre a
ligação entre as bases, se desenrole e faça cópias de si mesma. Como as
ligações entre as bases são únicas, novas bases se ligam a cada uma das
hélices, permitindo que a molécula de DNA se duplique. Dessa forma, a
vida consegue se perpetuar.
Embora seja possível encontrar em nuvens estelares os elementos e
alguns tijolos fundamentais da vida, como o carbono, o nitrogênio, o
oxigênio e cadeias de aminoácidos, a organização desses elementos que
culminou com o surgimento dos seres vivos é, até onde sabemos, um evento
isolado. A vida é algo singular e, até o momento, sabemos que ela
ocorreu apenas em um único lugar do universo: o nosso planeta. Para ter a
completa compreensão desse incrível fenômeno, ainda será preciso
superar muitos desafios. Esse é o mistério da vida!
Adilson de OliveiraDepartamento de Física
Universidade Federal de São Carlos
Este texto foi atualizado para incluir a seguinte alteração:O
DNA é formado a partir de bases nucleicas, e não proteicas, como foi
dito anteriormente. Além disso, diferentemente do que foi apresentado, a
adenina só pode se ligar à timina e a citosina só se liga à guanina.
(18/03/2013)
