A química da vida pode começar na escuridão fria do espaço

A investigação foi realizada em laboratórios avançados da Universidade de Aarhus e num centro de investigação europeu 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 investigadores devem remover constantemente partículas de gás perdidas para manter um vácuo ultra-alto. Sob estas condições cuidadosamente controladas, a equipa estudou como as partículas se comportam quando expostas à radiação, correspondendo de perto ao que acontece no espaço interestelar real.

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

Dos aminoácidos aos precursores proteicos

Os peptídeos são cadeias curtas formadas quando aminoácidos individuais se unem. Quando muitos peptídeos se ligam, eles formam proteínas, que são essenciais para a vida como a conhecemos. Identificar onde e como estes precursores de proteínas se originam é um passo fundamental para compreender 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. Isto indica que o mesmo processo ocorre no espaço interestelar”, diz Alfred Thomas Hopkinson. “Este é um passo em direção à criação de proteínas em partículas de poeira, os mesmos materiais que mais tarde formarão planetas rochosos”.

Nuvens formadoras de estrelas como fábricas químicas

Ioppolo, Hopkinson e seus colegas concentram-se em nuvens gigantes de poeira entre estrelas porque é nessas regiões que nascem novos sistemas solares. 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 nestas nuvens. O entendimento era que moléculas mais complexas se formavam muito mais tarde, quando os gases começaram a coalescer num disco que eventualmente se tornaria uma estrela”, explica Sergio Ioppolo.

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

Esta mudança na compreensão sugere que as principais moléculas relacionadas com a vida estão muito mais espalhadas por todo o universo do que se pensava anteriormente.

Implicações para a vida além da Terra

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

“Eventualmente, estas nuvens de gás colapsam em estrelas e planetas. Pouco a pouco, estes 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 isto, ainda não sabemos exatamente como a vida começou. Mas pesquisas como a nossa mostram que muitas das moléculas complexas necessárias à vida são criadas naturalmente no espaço.”

Um processo químico que funciona em qualquer lugar

À primeira vista, 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 todos os lugares, tornando a descoberta especialmente importante.

“Todos os tipos de aminoácidos se ligam em peptídeos através da mesma reação. É, portanto, muito provável que outros peptídeos também se formem naturalmente no espaço interestelar”, diz Hopkinson. “Ainda não analisamos isso, mas provavelmente o faremos no futuro”.

Procurando 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.

Os investigadores do Centro de Catálise Interestelar, financiado pela Fundação Nacional Dinamarquesa de Investigação, continuam a investigar estas possibilidades.

“Essas moléculas são alguns dos principais blocos de construção da vida”, explicou a co-autora Professora Liv Hornekær, líder do centro InterCat. “Eles podem participar ativamente na química pré-biótica inicial, catalisando outras reações que levam à vida.”

“Ainda há muito a ser descoberto, mas nossa equipe de pesquisa está trabalhando para responder ao máximo possível dessas questões básicas”, diz Sergio Ioppolo. “Já descobrimos que muitos dos componentes da vida são formados lá fora e provavelmente encontraremos mais no futuro”.