A química da vida pode ter início na fria escuridão do cosmos

A pesquisa foi realizada em laboratórios avançados na Universidade de Aarhus e em uma instalação de pesquisa europeia na Hungria (HUN-REN Atomki). Os experimentos foram liderados pelos pesquisadores Sergio Ioppolo e Alfred Thomas Hopkinson.

Recriando as Condições Extremas do Espaço Interestelar

Dentro de uma câmara especialmente projetada, os pesquisadores recriaram o ambiente hostil encontrado em vastas nuvens de poeira cósmica localizadas a milhares de anos-luz da Terra. Essas regiões estão entre os lugares mais frios e vazios do universo.

As temperaturas nessas nuvens de poeira atingem cerca de -260°C, e a pressão é tão baixa que os pesquisadores devem constantemente remover partículas de gás estranhas para manter um vácuo ultra-alto. Sob essas condições cuidadosamente controladas, a equipe estudou como as partículas se comportam quando expostas à radiação, correspondendo de perto ao que acontece no verdadeiro espaço interestelar.

“Já sabemos, a partir de experimentos anteriores, que aminoácidos simples, como a glicina, se formam no espaço interestelar. Mas estávamos interessados em descobrir se moléculas mais complexas, como peptídeos, se formam naturalmente na superfície dos grãos de poeira antes que estes participem da formação de estrelas e planetas,” diz Sergio Ioppolo.

De Aminoácidos a Precursores de Proteínas

Peptídeos são cadeias curtas formadas quando aminoácidos individuais se ligam. Quando muitos peptídeos se unem, eles formam proteínas, que são essenciais para a vida como a conhecemos. Identificar onde e como esses precursores de proteínas se originam é um passo fundamental para entender como a vida pode começar.

Para testar esse processo, os pesquisadores colocaram glicina dentro da câmara e a expuseram a raios cósmicos simulados usando um acelerador de íons no HUN-REN Atomki. Eles então analisaram as reações químicas que se seguiram.

“Vimos que as moléculas de glicina começaram a reagir entre si para formar peptídeos e água. Isso indica que o mesmo processo ocorre no espaço interestelar,” diz Alfred Thomas Hopkinson. “Isso é um passo em direção à criação de proteínas em partículas de poeira, os mesmos materiais que mais tarde formam planetas rochosos.”

Nuvens Formadoras de Estrelas como Fábricas Químicas

Ioppolo, Hopkinson e seus colegas focam em enormes nuvens de poeira entre as estrelas, pois essas regiões são onde novos sistemas solares nascem. Durante décadas, os cientistas acreditaram que apenas moléculas muito simples poderiam se formar nesses ambientes.

“Costumávamos pensar que apenas moléculas muito simples poderiam ser criadas nessas nuvens. A compreensão era de que moléculas mais complexas se formavam muito mais tarde, uma vez que os gases começaram a se aglomerar em um disco que eventualmente se tornaria uma estrela,” explica Sergio Ioppolo.

“Mas mostramos que isso claramente não é o caso.”

Essa mudança na compreensão sugere que moléculas-chave relacionadas à vida são muito mais comuns em todo o universo do que se pensava anteriormente.

Implicações para a Vida Além da Terra

À medida que as nuvens de poeira interestelar colapsam, elas eventualmente dão origem a estrelas e planetas. Durante esse processo, pequenos blocos de construção químicos podem ser entregues a mundos rochosos recém-formados.

“Eventualmente, essas nuvens de gás se colapsam em estrelas e planetas. Gradualmente, esses pequenos blocos de construção pousam em planetas rochosos dentro de um sistema solar recém-formado. Se esses planetas estiverem na zona habitável, então há uma probabilidade real de que a vida possa surgir,” diz Sergio Ioppolo.

“Dito isso, ainda não sabemos exatamente como a vida começou. Mas pesquisas como a nossa mostram que muitas das moléculas complexas necessárias para a vida são criadas naturalmente no espaço.”

Um Processo Químico que Funciona em Todo Lugar

A princípio, a formação de peptídeos a partir de aminoácidos simples pode parecer um pequeno passo. No entanto, a reação química que une os aminoácidos segue as mesmas regras básicas em qualquer lugar, tornando a descoberta especialmente importante.

“Todos os tipos de aminoácidos se ligam a peptídeos através da mesma reação. Portanto, é muito provável que outros peptídeos se formem naturalmente no espaço interestelar também,” diz Hopkinson. “Ainda não investigamos isso, mas é provável que o façamos no futuro.”

Buscando Outros Ingredientes da Vida

As proteínas são apenas parte do quadro. A vida também depende de membranas, nucleobases e nucleotídeos. Se esses componentes também podem se formar naturalmente no espaço ainda é uma questão em aberto.

Pesquisadores do Centro de Catálise Interestelar, financiado pela Fundação Nacional Dinamarquesa de Pesquisa, estão continuando a investigar essas possibilidades.

“Essas moléculas são alguns dos blocos de construção essenciais da vida,” explicou a co-autora, professora Liv Hornekær, líder do centro InterCat. “Elas podem participar ativamente da química prebiótica inicial, catalisando reações adicionais que levam à vida.”

“Ainda há muito a ser descoberto, mas nossa equipe de pesquisa está trabalhando para responder o maior número possível dessas perguntas básicas,” diz Sergio Ioppolo. “Já descobrimos que muitos dos blocos de construção da vida se formam lá fora, e provavelmente encontraremos mais no futuro.”