Um dos maiores mistérios que diz respeito ao surgimento de moléculas biológicas quirais que constituem as células, como os açúcares e aminoácidos, é: porque existem formas enantioméricas predominantes? Moléculas quirais apresentam duas formas chamadas de enantioméricas, as quais são imagens especulares não-superponíveis uma da outra. Assim como nossas mãos, nossos pés e nossas orelhas. Açúcares e aminoácidos apresentam dois enantiômeros. Por exemplo, D- e L- valina (aminoácidos) bem como D- e L-glucose (açúcares).
A ocorrência natural destas moléculas, nos seres vivos, apresenta formas predominantes. Os açúcares são predominantemente da série D, enquanto que os aminoácidos, na sua maioria, pertencem à série L. O mistério é: como e porque isso aconteceu? Ou seja, o que fez que estas formas predominantes se tornassem predominantes?
Um consórcio de pesquisadores coordenado por Louis d’Hendecourt, pesquisador do Centre Nationale pour la Recherche Scientifique (CNRS, Centro Nacional para a Pesquisa Científica) vinculado Institut d’astrophysique spatiale, obteve aminoácidos utilizando condições observadas no espaço inter-estelar. Os resultados obtidos sugerem fortemente que a origem da predominância enantiomérica das moléculas biológicas da Terra deve ser extra-terrestre.
Até este trabalho ser publicado, se considerava que as moléculas biológicas quirais teriam surgido em proporções idênticas: 50% de um dos enantiômeros e 50% do outro. Uma mistura deste tipo, em proporções iguais dos dois enantiômeros, é chamada de mistura racêmica. Uma das hipóteses da predominância de um dos enantiômeros sobre o outro nas células vivas é que este foi um processo gradual, regido por leis físico-químicas, que fez com que uma forma enantiomérica prevalecesse sobre a outra. A outra hipótese é que a forma predominante de um enantiômero sobre o outro, de determinadas moléculas biológicas, teria sido trazida do espaço para a Terra. De fato, já havia se observado a predominância de aminoácidos da série L em meteoritos. Tal predominância teria favorecido, inclusive, o surgimento da vida tal como a conhecemos.
Os pesquisadores reproduziram água congelada contendo determinados aminoácidos e açúcares, em misturas racêmicas, tal como deveriam estar presentes em cometas. Esta mistura congelada foi irradiada com radiação composta por ultravioleta circularmente polarizada,1 encontrada em determinadas regiões do espaço interestelar. Após sofrer esta irradiação, a mistura congelada foi aquecida, de maneira a se obter um resíduo de material orgânico. A análise desta mistura forneceu o aminoácido alanina com predominância de 1,3% de um dos enantiômeros, comparável ao que se observa em meteoritos que chegam à Terra. Esta é a primeira vez que se obtém um resultado deste tipo, que explica a formação de substâncias enantiomericamente enriquecidas de ocorrência em sistemas biológicos em condições anteriores ao surgimento da vida (chamadas de condições pré-bióticas).
As implicações diretas de tais resultados são imensas. A primeira é que a origem da homoquiralidade (ou seja, de um único enantiômero de uma molécula) apresenta fortes indícios de ser independente de outros fatores que não puramente físicos (radiação ultravioleta circularmente polarizada). A segunda é que moléculas quirais de forma enantiomérica predominante podem atuar como catalizadores quirais, levando a formação de outras moléculas quirais. Tais reações explicariam o surgimento das formas predominantes dos açúcares da série D e os aminoácidos da série L. Finalmente, os resultados obtidos permitem vislumbrar, de maneira cada vez mais convincente, o surgimento de sistemas biológicos a partir dos constituintes químicos necessários para a formação dos mesmos, constituintes químicos estes que resultam de processos determinísticos, puramente físicos.
Nota
1. Para uma muito breve explicação do que é luz circularmente polarizada, veja aqui.
Fonte da notícia, aqui.
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A Química da Vida 
Roberto, esse post ficou excelente! Sempre achei intrigante o mistério de moléculas biológicas terem uma polarização própria, enquanto as artificiais são 50% de cada jeito. Enfim, surgiu uma teoria para explicar isso, com grandes chances de ser a explicação definitiva. Pelo que entendi, remanesce o mistério de como a luz é capaz de produzir esse efeito.
A propósito, esses dias estava assistindo a um programa sobre vida alienígena. Fiquei satisfeito de saber que o Francis Crick tem opinião similar à minha. Ele acha que as probabilidades são muito baixas para explicar a formação do DNA na Terra por mero acaso. Ele defende a tese de que a vida na Terra veio do espaço sideral. Eu acho que não houve tempo suficiente para uma ariranha se transformar em uma baleia. Não pela diferença de tamanho, mas pelo grande número de modificações funcionais. A seleção natural é uma coisa poderosa e facilmente observável em bactérias, mas a especiação de organismos complexos exige uma quantidade de tempo e estabilidade climática que o planeta não teve.
Em minha longa vida de leituras, nunca vi nenhum artigo científico falando sobre essas probabilidades em organismos complexos.
Li que já se sabe algo sobre o tempo que foi necessário para determinadas modificações no fenótipo humano por seleção natural, caso da hemoglobina em tibetanos, que teria consumido no mínimo 5 mil anos. Suponho que deva ter uma maneira de contar quantas modificações funcionais são necessárias para uma ariranha se transformar em uma baleia e estimar o tempo que essa trasnformação exigiria, ainda que grosseiramente.
Já leu algo sobre isso?
Um abraço, Marco Polo
Oi Roberto
Algo me diz que um certo doutor em Química especialista em espectometria de massas não vai gostar muito dessa novidade não…. 🙂
Caro Gato,
A ciência não é feita para agradar ou desagradar ninguém, não é mesmo?
Temos que conviver com as evidências. Gostemos delas ou não.
abraços,
Roberto