A pesquisa sobre o aparecimento da vida na Terra tem-se centrado frequentemente no papel das fontes hidrotermais de águas profundas – essas estruturas imponentes no fundo do oceano que bombeiam constantemente uma mistura de material orgânico e inorgânico.
Dentro destas plumas encontram-se minerais chamados sulfuretos de ferro, que os cientistas acreditam poderem ter ajudado a desencadear as primeiras reações químicas que criaram a vida.
Estes mesmos minerais encontram-se também nas fontes termais atuais, como a Grand Prismatic Spring do Parque Nacional de Yellowstone, nos Estados Unidos. As fontes termais são massas de água subterrânea aquecidas pela atividade vulcânica sob a superfície da Terra.
Um novo estudo vem se juntar a um pequeno mas crescente conjunto de provas de que as versões antigas destas fontes termais poderão ter desempenhado um papel fundamental no aparecimento da vida na Terra. Isso ajuda a colmatar o fosso entre as hipóteses concorrentes sobre o local onde a vida poderia ter surgido.
A importância da fixação de carbono para a vida
A fixação de carbono é o processo pelo qual os organismos vivos convertem o dióxido de carbono, presente no ar e dissolvido na água, em moléculas orgânicas. Muitas formas de vida, incluindo plantas, bactérias e microrganismos conhecidos como archaea (arqueia), têm diferentes vias para o conseguir. A fotossíntese é um exemplo. Cada uma destas vias contém uma cascata de enzimas e proteínas, algumas das quais contêm núcleos feitos de ferro e enxofre.
Podemos encontrar proteínas com estes núcleos de ferro-enxofre em todas as formas de vida. De facto, os investigadores propõem que estas remontam ao Último Ancestral Comum Universal (LUCA) – uma célula ancestral a partir da qual os cientistas propõem que a vida, tal como a conhecemos, evoluiu e se diversificou.
Os sulfuretos de ferro são minerais que se formam quando o ferro dissolvido reage com o sulfureto de hidrogênio – o gás vulcânico que faz com que as fontes termais cheirem a ovos podres.
Se observarmos atentamente a estrutura destes sulfuretos de ferro, verificamos que alguns deles são incrivelmente semelhantes a aglomerados de ferro-enxofre. Esta ligação entre os sulfuretos de ferro e a fixação de carbono levou alguns pesquisadoresa propor que estes minerais desempenharam um papel crucial na transição da geoquímica da Terra primitiva para a biologia.
Esta pesquisa expande este conhecimento, investigando a atividade química dos sulfuretos de ferro em antigas fontes termais terrestres que têm uma geoquímica semelhante à das fontes de águas profundas.
A simulação trouxe resultados claros
Para este estudo, os pesquisadores construíram uma pequena câmara à medida que os permitiria simular ambientes de fontes termais na Terra primitiva. Depois espalharam amostras de sulfureto de ferro sintetizado pela câmara.
Algumas eram puras. Outras foram doseadas com outros metais normalmente encontrados em fontes termais. Uma lâmpada por cima destas amostras simulava a luz solar na superfície da Terra primitiva. Foram utilizadas diferentes lâmpadas para simular a iluminação com diferentes quantidades de radiação ultravioleta.
O dióxido de carbono e o hidrogénio foram constantemente bombeados através da câmara. Estes gases demonstraram ser importantes para a fixação do carbono em experiências com respiradouros de águas profundas. Foi verificado que todas as amostras de sulfureto de ferro sintetizadas eram capazes de produzir metanol, um produto da fixação de carbono, em diferentes graus.
Esses resultados mostraram que os sulfuretos de ferro podem facilitar a fixação de carbono não só em fontes hidrotermais de águas profundas, mas também em fontes termais terrestres.
A produção de metanol também aumentou com a irradiação de luz visível e a temperaturas mais elevadas. As experiências com temperaturas variáveis, iluminação e teor de vapor de água demonstraram que os sulfuretos de ferro facilitaram provavelmente a fixação de carbono em fontes termais terrestres na Terra primitiva.
As conclusões foram satisfatórias
Experiências adicionais e cálculos teóricos revelaram que a produção de metanol ocorria através de um mecanismo designado por mudança inversa água-gás. Foi observada uma reação semelhante na via que algumas bactérias e arqueias utilizam para transformar o dióxido de carbono em alimento.
Essa via é designada por via “acetil-CoA” ou via “Wood-Ljungdahl”. Propõe-se que seja a forma mais antiga de fixação de carbono que surgiu nos primórdios da vida.
Essa semelhança entre os dois processos é interessante porque o primeiro ocorre em terra seca, à beira de fontes termais, enquanto o segundo tem lugar no ambiente húmido no interior das células.
Este estudo demonstra a produção de metanol numa vasta gama de condições que poderiam ter sido encontradas nas fontes termais da Terra primitiva.
Os resultados alargam o leque de condições em que os sulfuretos de ferro podem facilitar a fixação do carbono. Eles mostram que isso pode acontecer tanto no mar profundo quanto na terra – embora devido a mecanismos diferentes.
Como tal, os cientistas acreditam que estes resultados apoiam o atual consenso científico que sugere que os aglomerados de ferro-enxofre e a via acetil-CoA são antigos e provavelmente desempenharam um papel importante no aparecimento da vida – independentemente de ter acontecido em terra ou no fundo do mar.