Asteróide Bennu revela um novo caminho para a química da vida

Uma nova pesquisa liderada por cientistas da Penn State sugere que pelo menos alguns dos aminoácidos de Bennu podem ter se originado em condições extremamente frias e radioativas durante os primeiros estágios do sistema solar. As descobertas foram publicadas em 9 de fevereiro no Anais da Academia Nacional de Ciências.

De acordo com a equipa, as assinaturas químicas nas amostras de Bennu indicam que estes aminoácidos provavelmente se formaram através de processos diferentes daqueles tradicionalmente assumidos pelos cientistas, e sob condições muito mais adversas do que o esperado.

“Nossos resultados invertem o roteiro de como normalmente pensávamos que os aminoácidos se formavam em asteróides”, disse Allison Baczynski, professora assistente de pesquisa de geociências na Penn State e co-autora principal do artigo. “Parece agora que existem muitas condições onde estes blocos de construção da vida podem se formar, não apenas quando há água líquida quente. A nossa análise mostrou que há muito mais diversidade nas vias e condições em que estes aminoácidos podem ser formados.”

Análise isotópica revela as origens da glicina

Os pesquisadores trabalharam com uma pequena quantidade de material Bennu, do tamanho de uma colher de chá. Usando instrumentos especialmente adaptados, eles mediram isótopos, que são pequenas diferenças na massa dos átomos. Estas variações sutis podem revelar como e onde as moléculas foram formadas.

A equipe concentrou-se na glicina, o aminoácido mais simples. A glicina é uma pequena molécula de dois carbonos que desempenha um papel fundamental na biologia. Os aminoácidos se conectam em cadeias para formar proteínas, que desempenham quase todas as funções essenciais nos organismos vivos, desde a construção de células até a condução de reações químicas.

Como a glicina pode se formar sob uma variedade de condições químicas, os cientistas costumam usá-la como um marcador para a química pré-biótica inicial. A sua presença em asteróides e cometas apoia a ideia de que algumas das matérias-primas para a vida foram criadas no espaço e posteriormente entregues à Terra.

Desafiando a teoria da água quente

Por muitos anos, a principal explicação de como a glicina se formou foi um processo conhecido como síntese de Strecker. Nesta reação, cianeto de hidrogênio, amônia e aldeídos ou cetonas combinam-se em água líquida. Esse modelo sugeria aminoácidos formados em ambientes relativamente amenos e ricos em água.

No entanto, a evidência isotópica de Bennu aponta numa direção diferente. Os dados indicam que a sua glicina pode ter-se formado não em água líquida quente, mas em gelo congelado exposto à radiação nas regiões exteriores do jovem sistema solar.

“Aqui na Penn State, modificamos a instrumentação que nos permite fazer medições isotópicas em abundâncias realmente baixas de compostos orgânicos como a glicina”, disse Baczynski. “Sem os avanços tecnológicos e o investimento em instrumentação especializada, nunca teríamos feito esta descoberta”.

Comparando Bennu com o Meteorito Murchison

Os cientistas há muito estudam aminoácidos em meteoritos ricos em carbono, incluindo o conhecido meteorito Murchison que caiu na Austrália em 1969. Para compreender melhor a química de Bennu, a equipa da Penn State comparou os seus aminoácidos com os encontrados em Murchison.

A comparação revelou diferenças importantes. Os aminoácidos em Murchison parecem ter se formado em ambientes que incluíam água líquida e temperaturas moderadas. Tais condições poderiam ter existido no corpo original do meteorito e também estavam presentes na Terra primitiva.

“Uma das razões pelas quais os aminoácidos são tão importantes é porque pensamos que eles desempenharam um grande papel na forma como a vida começou na Terra”, disse Ophélie McIntosh, investigadora de pós-doutoramento no Departamento de Geociências da Penn State e co-autora principal do artigo. “O que é uma verdadeira surpresa é que os aminoácidos em Bennu mostram um padrão isotópico muito diferente dos de Murchison, e estes resultados sugerem que os corpos progenitores de Bennu e Murchison provavelmente se originaram em regiões quimicamente distintas do sistema solar.”

Novas perguntas sobre moléculas de imagem espelhada

O estudo também descobriu um resultado intrigante. Os aminoácidos existem em duas formas de imagem espelhada, semelhantes às mãos esquerda e direita. Anteriormente, os cientistas esperavam que estas formas emparelhadas partilhassem a mesma assinatura isotópica.

Nas amostras de Bennu, no entanto, as duas versões espelhadas do ácido glutâmico contêm valores de nitrogênio dramaticamente diferentes. Ainda não se sabe por que formas espelhadas quimicamente idênticas exibiriam assinaturas de nitrogênio tão diferentes, e os pesquisadores planejam investigar mais a fundo.

“Temos mais perguntas agora do que respostas”, disse Baczynski. “Esperamos poder continuar a analisar uma série de diferentes meteoritos para observar os seus aminoácidos. Queremos saber se continuam a parecer-se com Murchison e Bennu, ou talvez haja ainda mais diversidade nas condições e caminhos que podem criar os blocos de construção da vida.”

Outros coautores da Penn State são Mila Matney, doutoranda em geociências; Christopher House, professor de geociências; e Katherine Freeman, professora de geociências da Universidade Evan Pugh na Penn State.

Outros autores do artigo são Danielle Simkus e Hannah McLain, do Centro de Pesquisa e Exploração em Ciência e Tecnologia Espacial (CRESST) do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland; Jason P. Dworkin, Daniel P. Glavin e Jamie E. Elsila da Divisão de Exploração do Sistema Solar Goddard da NASA; e Harold C. Connolly Jr. da Rowan University, do Museu Americano de História Natural e do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona, e Dante S. Lauretta do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona.