15 dezembro 2014

Os motivos pelos quais o experimento de Urey-Miller deve ser revisado nos livros didáticos




Na década de 1930, o russo Aleksandr Oparin e o escocês John B. S. Haldane propuseram teorias semelhantes sobre a origem da vida. Acreditando que a atmosfera da Terra era altamente redutora, contendo metano, amônia, hidrogênio, nitrogênio, gás carbônico, água e livre de oxigênio. Levando, ainda, em consideração que o planeta estava passando por um período de resfriamento, com os mares primitivos em formação e outros fatores, como forte incidência de raios e a inexistência da camada de ozônio, eles alegaram que o conjunto dessas circunstâncias poderia favorecer a formação de uma “sopa orgânica” de moléculas que deu origem aos coacervados, precursores dos primeiros seres vivos, e daí por diante, através da seleção natural, a vida teria surgido.

Em 1953, Stanley L. Miller e Harold C. Urey, ambos da Universidade de Chicago, idealizaram um experimento para tentar falsear a teoria de Oparin-Haldane. Os resultados foram, para muitos, animadores, uma vez que se originaram algumas moléculas orgânicas, inclusive alguns aminoácidos, base das proteínas que constituem os seres vivos.

Apesar da teoria de Oparin-Haldane, bem como o experimento de Urey-Miller ainda fazerem parte do conteúdo de muitos livros didáticos como sendo um fato confirmado a favor da evolução a partir de um ancestral em comum, atualmente, ele está longe de ser unanimidade entre os cientistas. Os principais questionamentos giram em torno das evidências que vão contra a existência de uma atmosfera redutora, uma vez que após alguns anos do experimento de Urey-Miller, geólogos mostraram ser improvável a Terra ter abrigado essa atmosfera exótica. [1]

No entanto, embora as evidências geológicas discordem que tenha havido uma atmosfera redutora em nosso planeta, cientistas naturalistas afirmam que o fato de aminoácidos serem produzidos naturalmente é um forte indício que a abiogênese aconteceu e, se não na Terra, ela pode ter acontecido em algum lugar do espaço e chegou a este planeta através de meteoritos. Entretanto, “a questão ainda difícil de responder é se o aporte de aminoácidos de fora da Terra teria sido suficiente para a origem da vida aqui [2].

Entretanto, a vida, do ponto de vista bioquímico, é bem mais complexa do que parece e o fato de aminoácidos serem produzidos naturalmente não explica como a vida surgiu, e especular que a vida tenha vindo para Terra através de meteoritos não resolve o problema, já que “o transporte só é viável para planetas próximos, como entre a Terra e Marte. O problema do mecanismo de origem [da vida] se transfere daqui para outro planeta, mas sua solução não se torna mais fácil.”[3] Para confirmar essa afirmação, vamos conhecer melhor os blocos construtores da vida.

Os aminoácidos são formados por um grupo amino primário (–NH2) e um ácido carboxílico (–COOH) ligados a um carbono-alfa, possuindo ainda grupos laterais R que os diferenciam, eis então a origem do termo aminoácido (amino + ácido carboxílico). Na constituição das proteínas são encontrados 20 (vinte) aminoácidos-padrão.

As proteínas são moléculas de grande dimensão, e constituem a base de todos os seres vivos. Elas são formadas através de resíduos de cadeias de aminoácidos. Estes funcionam como blocos de montar, encaixando-se uns aos outros através de ligações químicas, denominadas de ligações peptídicas. A ligação peptídica é realizada através do grupo amino (NH2) de um aminoácido ao ácido carboxílico (COOH) de outro aminoácido, liberando uma molécula de água (H2O).

Além dos aminoácidos-padrão, existem vários outros aminoácidos que não constituem a base das proteínas, por isso são chamados de não proteicos. Em um ambiente não controlado, onde coexistam aminoácidos não proteicos e aminoácidos-padrão, as chances deles realizarem ligações peptídicas são enormes, uma vez que eles obedecem as leis da física, produzindo um grande número de cadeias de aminoácidos inúteis para a vida, já que muitos tipos de aminoácidos inúteis na produção de proteínas foram produzidos no experimento de Urey-Miller [4].

O Dr. Ariel Roth, zoólogo pela Universidade do Michigan e ex-líder do Geoscience Research Institute, comentando sobre o experimento de Urey-Miller, declarou que “o processo de geração da vida teria, de alguma forma, de selecionar e jogar fora os refugos, antes de poder organizar as primeiras proteínas úteis para a vida.” [5]

Antes de ilustrar, para deixar o assunto um pouco mais claro, seria interessante mencionar que já foram encontrados cerca de 200 (duzentos) tipos diferentes de aminoácidos na natureza [6], todavia, como já foi dito, apenas 20 (vinte) compõem as proteínas nos seres vivos. Outro dado importante diz respeito à quantidade de proteínas presentes nos organismos vivos, para termos uma ideia, em apenas uma única célula humana podemos encontrar em média 3000 (três mil) proteínas diferentes [7].

Tendo isto em mente, imaginemos o seguinte: em um globo para sorteio são colocados os números de 1 a 200, simbolizando os aminoácidos encontrados na natureza, já que se eles existem na natureza, então nada impede que eles estivessem presentes na “sopa orgânica” proposta por Oparin-Haldane, talvez em quantidade muito superior. Em seguida, escolhem-se 20 números diferentes, simbolizando os vinte aminoácidos-padrão. Qual é a probabilidade de apenas serem sorteados os números escolhidos, não importando quantos sorteios você realize? A resposta é óbvia: impossível! A menos que você os separe dos 180 números restantes.

Conclui-se que, embora possam ser formados aminoácidos através do experimento de Urey-Miller, a formação de proteínas inúteis seria inevitável. Mesmo que proteínas úteis fossem formadas na sopa, alguém teria que separá-las das demais. Acreditar que o tempo e o acaso cumpriu essa tarefa é ilógico e ultrapassa as probabilidades matemáticas, uma vez que cálculos realizados para saber as chances de formar aleatoriamente apenas um tipo específico de proteínas indicou que há apenas uma chance em 10190 [8]. Os matemáticos consideram uma chance em 1050 como sendo impossível. Alguns ainda podem argumentar que dado alguns bilhões de anos, isso poderia acontecer, isso parece um pouco racional, todavia a quantidade de proteínas necessárias para constituir o ser vivo mais simples já identificado seria na casa de centenas, portanto o tempo disponível seria insuficiente.

Outro ponto que merece destaque é sobre os coacervados que Oparin sugeriu, já que “embora eles realmente se formem em laboratório, são muito instáveis”. [9]

Ademais, é importante deixar claro que “não se encontrou até agora um mecanismo ou ambiente que desse conta de produzir toda a variedade de compostos orgânicos necessários para a vida.” [10] Então, pergunta-se: se ainda não há evidências concretas de que a vida tenha surgido espontaneamente, por que os livros didáticos apresentam isso como um fato confirmado? Por que não expor claramente nos livros didáticos as inconsistências da teoria de Oparin-Haldane, bem como as falhas da Teoria da Evolução?

Contudo, o maior dos mistérios ainda não é esse. Para compreendermos o conceito que apresentaremos, voltaremos um pouco no tempo, até os dias de Louis Pasteur.

Pasteur, com certeza, era um daqueles tipos de pessoas preocupadas com fatos comuns que testemunhamos na natureza, não ficando satisfeito até encontrar uma explicação lógica para aqueles que sua atenção era atraída. Sua curiosidade o levou a descobertas significativas que contribuíram em vários ramos da ciência moderna, tais como a química, biologia e microbiologia. Sua curiosidade era tamanha que ele se preocupava até com uma substância que ficava depositada nos barris de vinho, após seu processo de fermentação, conhecida como tártaro.

As uvas são a única fonte natural importante do ácido tartárico, e, após o envelhecimento do vinho, cristais desse ácido ficam depositados no interior dos barris.

Para esclarecer melhor o assunto, usaremos um exemplo simplório para fins didáticos, uma vez que o assunto é bem mais complexo.

Ao colocarmos nossas mãos espalmadas uma sobre a outra em cima de uma mesa, perceberemos que elas não se sobrepõem, apesar de serem semelhantes. O polegar da mão esquerda apontará para direita, enquanto que o polegar da mão direita apontará para esquerda, a inversão de posições acontecerá com todos os dedos, exceto com o dedo médio devido está localizado no centro. Se você colocar as mãos uma ao lado da outra, perceberá que elas parecem ser imagens espelhadas uma da outra. Os isômeros ópticos apresentam a mesma configuração e são também chamados de enantiômeros. Isso acontece porque elas possuem um centro quiral ou assimétrico, geralmente o carbono, o elemento químico essencial para a vida neste planeta.

O carbono quiral é como se fosse o dedo médio de sua mão, possuindo quatro dedos diferentes em volta dele. Você pode girar sua mão para direita ou para esquerda, mas o dedo médio permanecerá sempre no centro, contudo os demais dedos mudarão de posição. Esse fenômeno é chamado na química de quiralidade. E um dos mistérios mais intrigantes da vida é a produção de moléculas oticamente ativas (homoquirais). Os processos biossintéticos quase sempre produzem estruturas isoméricas (do grego isômeres, partes iguais) puras. [11]

Mas o que tudo isso têm a ver com os aminoácidos produzidos por Urey-Miller?

Todos os tipos de aminoácidos e açucares que compõem os serem vivos possuem um centro quiral (α-carbono), possuindo cada um duas formas diferentes conhecidas como levogira (L), do latim laevus, esquerdo (desvio da luz polarizada para esquerda); e dextrogira (D), do latim dexter, direito (desvio da luz polarizada para direita). A partir de agora, utilizaremos as letras L para levogira e D para dextrogira para nos referirmos às duas formas distintas.

Um dos métodos mais avançados para estudar a homoquiralidade é através da espectrometria de massa. O Dr. Marcos Eberlin, Presidente da Sociedade Internacional de Espectrometria de Massa, tem realizado pesquisas nessa área em conjunto com cientistas da Universidade de Purble, dos EUA, e escreveu o seguinte sobre as duas formas isoméricas dos aminoácidos: “Do ponto de vista macroscópico, é impossível perceber a diferença entre esses isômeros. ‘Superficialmente’, as duas são idênticas. [...] Tentamos separá-las e elas não se separam.”[12]

Tanto em experiências em laboratórios como na natureza é sempre encontrada uma mistura racêmica (mistura que contém quantidades iguais de D e L) e, em um sistema não controlado, nada impede que eles reajam entre si em uma reação química para formar proteínas, uma vez que eles obedecem a lei das probabilidades. E, como afirmou o Dr. Eberlin, “eles não se separam”.

Surge então a pergunta: o que isso tem a ver com a vida?

O Dr. Eberlin responde da seguinte maneira: “Pois bem, quando analisamos a estrutura molecular dos 20 aminoácidos (AA) que compõem as proteínas da Vida, percebemos que 19 deles apresentam isomerismo ótico, e justamente sobre o carbono no qual o grupo ácido, o grupo amino, e também o grupo lateral (R) estão ligados. Assim, os AA da Vida poderiam se apresentar nas proteínas em uma das duas formas isoméricas possíveis, L ou D, ou nas duas... Qual seria a forma que os AA são encontrados na Vida? Será que a Vida foi formada com AA canhotos (L) ou destros (D)? Ou será com uma mistura, talvez de proporções variáveis de indivíduo para indivíduo, de espécie para espécie? A grande surpresa foi verificar que todos nós, todas as formas de Vida conhecidas, salvo raras exceções que ‘inteligentemente’ se disfarçam na forma oposta, usam para a construção de suas proteínas, única e exclusivamente, AA do tipo L.” [13]

Estando sempre presentes aminoácidos (L e D) em quantidades iguais, seja na natureza ou em laboratórios, e sabendo que nada impede que eles reajam entre si, conclui-se, de maneira lógica, que em um sistema não controlado é impossível não formar proteínas onde estariam presentes os dois tipos de aminoácidos. Então, por que as proteínas que compõem os seres vivos são formadas somente com aminoácidos canhotos (L)? Novamente, o Dr. Eberlin tem uma resposta bem interessante: “Hoje entendemos bem este requisito. Para proteínas forma é tudo! E forma tridimensional (3D). Deixe-me dar um exemplo. Imagine que vamos construir uma escada em espiral usando peças de escada em espiral, e queremos uma espiral que vire para a esquerda. Para que isso aconteça, todas as peças precisam apontar para o mesmo lado, e para o lado certo: para a esquerda! Todas as peças precisam ser peças L! Qualquer peça D que venha errada e que aponte para direita irá descaracterizar sua espiral, girá-la do lado errado, torcê-la em 180 graus. Se isso acontecer, a escada em espiral que queríamos construir perde a sua forma e se torna, assim, inútil! Perde por completo, e automaticamente, a sua função. [...] A mesma restrição encontramos para os AA da Vida. Não há como, a partir dos ‘blocos de Vida’, os AA, querer formar as espirais proteicas, como as suas hélices alfa ou as folhas beta, usando peças torcidas ou à esquerda ou à direita, ou seja, AA L e D juntos. Temos que usar blocos torcidos para o mesmo lado, ou L ou D! Lógico que proteínas - funcionais talvez - poderiam até ser formadas com AA L e D, posicionados em pontos específicos ao longo da cadeia proteica, mas as folhas B e as hélices alfa, tão fundamentais para as propriedades e funções das proteínas da Vida - da única que conhecemos - se perderiam em uma mistura L e D, em qualquer proporção!” [14]

O Dr. Ariel Roth escreveu sobre o problema, apresentando-o como um mistério para os evolucionistas: “Apenas um aminoácido D numa molécula de proteína impedirá que ela se forme da maneira certa a fim de poder funcionar adequadamente. A questão que deixa o evolucionista perplexo é: como foi que as primeiras formas vivas que se desenvolviam na sopa resolveram escolher apenas os aminoácidos L para as primeiras proteínas, no meio de uma mistura igual de L e D na sopa? Depois, quando se trata das moléculas de açúcar no DNA e RNA, temos o mesmo tipo de problema, com exceção de que esses açúcares são apenas do tipo D.” [15]

Como se não bastasse o problema dos aminoácidos, o experimento de Urey-Miller ainda teria que enfrentar o mesmo problema com os açúcares presentes no DNA e no RNA.

Se em um medicamento o isômero inativo deve ser separado para não provocar alterações no sistema biológico, quem retirou os isômeros D, no caso dos aminoácidos, e L, no caso dos açúcares, da mistura racêmica antes de formar o primeiro organismo vivo? O acaso? Poderia o acaso cego, a aleatoriedade das reações químicas na “sopa orgânica” proposta por Oparin-Haldane gerar toda essa pureza? Qualquer ser humano, munido dessas informações, concluirá que isso é impossível.

Portanto, falta para a evolução explicar como aconteceu a seleção de aminoácidos ativos para constituírem as proteínas certas que a vida necessita, uma vez que confiar no acaso para realizar essa tarefa é algo que ultrapassa o bom senso de qualquer cientista honesto. A seleção natural é uma força cega, surda e muda, e embora Richard Dawkins defenda a ideia de que uma pessoa cega seria capaz de construir um relógio [16], quem forneceu as peças certas para ela? Mesmo que exista uma ínfima possibilidade disso acontecer, devemos lembrar que uma pessoa cega possui um cérebro ativo e inteligente, algo que a seleção natural não possui.

Alguns evolucionistas já tentaram apresentar respostas ao longo dos anos, argumentando a favor da luz polarizada, do magnetismo, do efeito do vento, etc. [17]. No entanto, o problema persiste e sempre surge uma nova ideia por que a anterior não conseguiu resolver o problema e mesmo com tantos avanços científicos, “por enquanto, não se produziu nenhuma solução realista para o mistério” [18].

Diante do que foi apresentado, pergunta-se: por que uma teoria que encontra tantas impossibilidades é ensinada para crianças de doze anos como sendo fato confirmado?

Considerando o que foi apresentado, sugere-se que os autores de livros didáticos revisem a forma como o experimento de Urey-Miller é apresentado nos livros de ciências para alunos do 7º ano do Ensino Fundamental, bem como nos livros de Biologia do 1º ano do Ensino Médio. Ele poderia ser apresentado como uma hipótese que em uma época onde ainda não havia sido descobertas todas essas impossibilidades para a origem espontânea da vida, ela tenha sido uma das hipóteses para explicar como ela surgiu. Entretanto, com a avalanche de descobertas científicas advindas após o experimento ora analisado, apresentá-lo como prova irrefutável a favor da abiogênese em sala de aula não segue a orientação da educação crítica-reflexiva apresentada por Vygotsky e Piaget e defendida por Paulo Freire [19].

Considerando ainda que o professor é um mediador entre o conhecimento e o aluno, sua ferramenta (o livro didático) não deve ser dogmática ao apresentar hipóteses que não são definitivamente confirmadas de forma empírica, uma vez que se o livro for dogmático, o professor também será, inibindo, assim, a capacidade crítica-reflexiva do aluno.


Hilton Bastos, graduando em Química pela Universidade Estadual do Maranhão – UEMA.

O presente artigo foi apresentado em uma versão mais técnica na I Feira de Conhecimento Científico da UEMA - Universidade Estadual do Maranhão.





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1. DELSEMME, A. Cometary Origin of the Biosphere. Icarus, v.146, 2000. In: Damineli, Augusto; Damineli, Augusto; Damineli, Daniel Santa Cruz. Origens da vida. Revista Estudos Avançados, São Paulo: Instituto de Estudos Avançados da Universidade de São Paulo, v. 21, n. 59, 2007.

2. Damineli, Augusto; Damineli, Daniel Santa Cruz. Origens da vida. Revista Estudos Avançados, São Paulo: Instituto de Estudos Avançados da Universidade de São Paulo, v. 21, n. 59, 2007.

3. Ibid. [Colchetes acrescentados].

4. Thaxton, CB; Bradley, WB; Olsen, RL. The mystery of life’s origin: reassessing current theories. Nova York: Philosophical Library, 1984. In: ROTH, Ariel. A Ciência Descobre Deus. São Paulo: CPB, 2010.

5. ROTH, Ariel. A Ciência Descobre Deus. São Paulo: CPB, 2010.

6. Caviglia, Alessandra. Os Aminoácidos. Disponível em http://www.terra.com.br/saude/boaforma/alimentacao/2002/09/06/002.htm. Acessado em 20 de setembro de 2013.

7. Ver artigo disponível em http://cftc.cii.fc.ul.pt/PRISMA/capitulos/capitulo4/ modulo4/topico1.php. Acessado em 19 de dezembro de 2013.

8. Moreland JP, editor. The creation hypothesis: scientific for an intelligent designer. Downers Grove: InterVarsity, 1994. In: ROTH, Ariel. A Ciência Descobre Deus. São Paulo: CPB, 2010.

9. Damineli, Augusto; Damineli, Daniel Santa Cruz. Origens da vida. Revista Estudos Avançados, São Paulo: Instituto de Estudos Avançados da Universidade de São Paulo, v. 21, n. 59, 2007.

10. Ibid.

11. VOET, Donald; VOET, Judith G.; PRATT, Charlotte W.. Bioquímica: A vida em nível molecular. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 2008.

12. EBERLIN, Marcos. Avaliando a Evolução Cósmica, Química e Biológica: Homoquiralidade: O maior de todos os mistérios. Disponível em http://www.fomosplanejados.com.br/ capitulos/assuntos/assunto.asp?codcapitulo=26&codassunto=67&numero=5. Acessado em 01 de dezembro de 2013.

13. Ibid.

14. Ibid.

15. ROTH, Ariel. A Ciência Descobre Deus. São Paulo: CPB, 2010.

16. Dawkins, Richard. O Relojoeiro Cego. São Paulo: Companhia das Letras, 2001.

17. Ver Saghatelian A, et al. A chiroselective peptide replicador. Nature, n. 409, 2001. In: ROTH, Ariel. A Ciência Descobre Deus. São Paulo: CPB, 2010.

18. ROTH, Ariel. A Ciência Descobre Deus. São Paulo: CPB, 2010.

19. Ver artigo disponível em http://www.revistapsicologia.ufc.br/index.php?option=com_ content&id=44:contribuicoes-da-psicologia-para-a-proposta-construtivista-de-ensino-aprendi zagem&Itemid=54&limitstart=5. Acessado em 20/05/2014.