Vencedores do Nobel de química provaram a evolução?

O Prêmio Nobel de Química deste ano ficou com três cientistas: a norte-americana Frances Arnold, o norte-americano George Smith e o britânico Gregory Winter. Jornais por aí dizem que os premiados assumiram o controle da evolução e usaram a mudança genética e a seleção para desenvolver proteínas que resolvem os problemas químicos da humanidade. “Os métodos que os premiados desenvolveram servem para promover uma indústria química mais verde, amiga do ambiente, produzir novos materiais, fabricar biocombustíveis sustentáveis, tratar doenças e, assim, salvar vidas”, disse o comitê do Nobel.

Entre as mais ufanistas está a reportagem da BBC. Ali é dito que “a evolução foi premiada pelo prêmio Nobel de Química de 2018”. Mas, afinal, o que os premiados fizeram? Eles finalmente provaram que a teoria da evolução é um fato?

Obviamente, o que foi realizado por Frances, Smith e Winter não foi pouca coisa. E isso não está em questão. O que quero discutir é o oportunismo dos evolucionistas em promover sua ideologia macroevolutiva com base em fatos que, na realidade, não a provam.

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As duas revelações (parte 6): evidências da criação da vida

Para mim, a maior evidência de que a vida na Terra foi criada e não surgiu espontaneamente a partir da operação das leis da física e da química é o próprio fato de que todas as tentativas para demonstrar isso enfrentam barreiras intransponíveis. Até o século 19, era comum a crença de que vida poderia surgir espontaneamente de matéria orgânica em decomposição. Na década de 1860, Louis Pasteur realizou experimentos que demonstraram a inviabilidade do surgimento de vida de forma espontânea a partir de matéria orgânica em decomposição. Em 1924, Oparin publica The Origin of Life (A Origem da Vida) propondo o surgimento da vida pela acumulação sucessiva de populações moleculares cada vez mais complexas em gotículas de um coacervado.[1] Em 1929, Haldane publica ideias semelhantes às de Oparin.

O físico Freeman Dyson, em seu Origins of Life, diz que a teoria de Oparin foi popular entre os cientistas por cerca de meio século, “não porque houvesse qualquer evidência para apoiá-la, mas, antes, porque ela parecia ser a única alternativa para o criacionismo bíblico.”[2]

Em 1953, Urey e Miller, tentando comprovar as hipóteses de Oparin e Haldane, realizam seu célebre experimento procurando simular as condições da Terra primitiva para obter compostos orgânicos. Eles conseguiram obter, entre outras coisas, pequenos aminoácidos, que são matéria-prima para a formação de proteínas (componente principal de seres vivos). Alguns dos problemas com esse experimento são as evidências que surgiram de que a atmosfera da Terra primitiva não poderia ser redutora como simulado ali, e o de que os compostos orgânicos produzidos precisavam ser retirados rapidamente do meio de reação para não serem destruídos pelas descargas elétricas que os criavam.[3, 4]

Até o final da década de 1960, os pesquisadores da origem da vida se defrontavam com o dilema: quem surgiu primeiro, proteínas ou ácidos nucleicos? Porque proteínas dependem de ácidos nucleicos (DNA e RNA) para sua formação e ácidos nucleicos dependem de proteínas enzimáticas para serem sintetizados e exercerem suas funções.

Na década de 1960, Carl Woese, Francis Crick e Leslie Orgel propuseram que a molécula de RNA, além de sua função informacional, poderia exercer uma função catalítica (como proteínas enzimáticas).[5] E na década de 1980, Sidney Altman e Thomas Cech, independentemente, confirmaram que RNAs podem atuar como catalisadores em reações químicas.[6]

O dilema de quem teria surgido primeiro, proteínas ou ácidos nucléicos, parecia solucionado. Gerald Joyce e Leslie Orgel estão entre os pesquisadores que propuseram um mundo primitivo de RNA em que essa molécula teria atuado como a fornecedora da informação genética ao mesmo tempo que realizando as reações catalíticas para sua própria formação.[7]

Outros pesquisadores propuseram uma origem da vida por meio de um metabolismo primitivo em que catalisadores metálicos possibilitariam o estabelecimento de um ciclo metabólico a partir de moléculas pequenas.[8]

Os desafios enfrentados pelo modelo de um mundo primitivo de RNA são descritos na revista Scientific American, de 12 de fevereiro de 2007, por Robert Shapiro.[8] A seguir, apresento um resumo de alguns desses desafios:

A molécula de RNA é formada por nucleotídeos. Um nucleotídeo é formado por um açúcar, um fosfato e uma base, sendo estes formados por 9 ou 10 átomos de carbono, átomos de nitrogênio, oxigênio e fósforo. As combinações possíveis que esses átomos poderiam formar espontaneamente na natureza são muitas e não existe uma razão para se acreditar que seriam preferencialmente as que formariam RNA. A síntese prebiótica (de substâncias da Terra primitiva) realizada em laboratório utiliza, normalmente, quilogramas de material inicial para obter miligramas do produto. Explicando: os reagentes necessários para cada etapa da formação de RNA obtidos nesse tipo de síntese são sempre em quantidades ínfimas. A despeito disso, eles são utilizados em grandes quantidades nas etapas de reação. Quem ou o que forneceria essas quantidades grandes na Terra primitiva?

Algumas das condições invocadas para tornar possível a síntese de RNA na Terra primitiva são: lagoa seca, lagos glaciais congelados, reservatórios de água fresca em flancos de montanha, correntes fluindo, praias, desertos secos, aquíferos vulcânicos e o oceano global inteiro (congelado ou aquecido, quando necessário). Em outras palavras, são necessárias condições extremas que precisam variar entre uma etapa das reações e outra, ou seja, mudanças bruscas que precisam acontecer muito rápido para que as moléculas não se percam no ambiente antes de a reação se realizar. A alternativa opcional para contornar esses problemas – a de uma molécula mais simples que a de RNA que a teria originado – enfrenta desafios ainda maiores. Por exemplo: unidades da molécula são combinadas ao acaso e não da maneira correta, são formados híbridos curtos da molécula desejada, formam-se cadeias terminadas ao invés de uma mais longa mantendo as funções de replicação e catalíticas.

A hipótese de uma origem da vida por meio de um metabolismo primitivo também enfrenta vários problemas. Um trabalho publicado em 26 de janeiro de 2010, na PNAS, conclui o seguinte a respeito de cenários de metabolismo primeiro na origem da vida: “A replicação da informação de compostos é tão imprecisa que os mais ajustados genomas de compostos não se mantêm pela seleção e, portanto, falta-lhes capacidade de evolução. [...] Concluímos que essa limitação fundamental de conjuntos de replicadores adverte contra teorias de origem da vida de metabolismo primeiro.”[9]

Devido às dificuldades encontradas para demonstrar praticamente a viabilidade desses modelos, pesquisadores buscaram um modelo alternativo. Esse novo modelo tenta produzir simultaneamente precursores dos três tipos de moléculas orgânicas essenciais na formação de uma célula: ribonucleotídeos (que compõem RNA), precursores de aminoácidos (que compõem as proteínas) e lipídios (componentes importantes da membrana celular). Os pesquisadores Sutherland e colaboradores publicaram seu trabalho na Nature Chemistry de 16 de março de 2015.[10]

Eles procuraram estabelecer uma rede de reações globais se desenvolvendo ao longo do tempo em correntes e poças separadas. Seriam formados ribonucleotídeos, precursores de aminoácidos e lipídios derivados de homologação redutora de cianeto de hidrogênio e alguns de seus derivados. Os passos fundamentais nas reações foram impulsionados por luz ultravioleta utilizando sulfeto de hidrogênio como redutor e podendo ser acelerados por Cu (I) e Cu (II).

Vários dos desafios que esse modelo enfrenta são tão monumentais quanto os dos modelos do mundo de RNA e metabolismo primeiro. Só para citar alguns: as diferentes etapas da rede de reações precisariam de um terreno inclinado para que pudessem ir ocorrendo em poças separadas, pois são diferentes as condições de que cada tipo de molécula precisa para se formar. Contudo, não seria suficiente uma poça para cada um dos três tipos, até porque existem etapas compartilhadas entre os tipos diferentes de moléculas a serem produzidos. Em alguns casos, seria necessário que diferentes etapas para a formação de cada um dos três tipos se realizassem em poças separadas também. Por exemplo, uma determinada etapa precisa de pH neutro, enquanto a etapa seguinte precisa de um pH alcalino. Outro problema: certa etapa precisa de radiação ultravioleta (UV), a etapa seguinte precisa se realizar no escuro e a próxima precisa de luz ultravioleta novamente. Esse tipo de problema é complicado de resolver, mesmo com diferentes poças se formando ao longo de um terreno inclinado. Cada etapa precisa ocorrer no momento certo com as condições certas e dependendo de fenômenos tais como chuva, UV e outros ocorrerem no momento certo. Isso tudo não apenas uma, mas repetidas vezes para que os componentes certos possam ser produzidos a taxas razoáveis e não serem perdidos no ambiente. As coincidências precisariam se repetir favoravelmente incontáveis vezes para que a rede de reações se estabelecesse.

Contudo, esses são apenas pequenos problemas perto de outros ainda maiores. Alguns exemplos: formação de isômeros (moléculas que têm os mesmos átomos na mesma quantidade, mas arranjados de forma diferente), destruição dos compostos formados pela luz ultravioleta, a necessidade de impacto de meteoritos ou atividade geotérmica periodicamente para formação de compostos necessários para o ciclo de reações, evaporação da água ocorrendo em uma etapa, chuva ocorrendo na próxima etapa no momento certo e na quantidade adequada, irradiação UV, seguida de reação no escuro, seguida de reação UV, chuvas ocorrendo no fim das etapas corretas para escoar os produtos pelo terreno, compostos convergindo em poças corretas, etc. Note-se que essas diferentes condições e coincidências precisariam ficar se repetindo vez após vez sempre nos momentos certos. Não pode chover sempre que precisar ocorrer evaporação, não pode ficar seco por muito tempo sem chover, não pode estar escuro quando se precisa de UV, mas também não pode haver UV por muito tempo. Em laboratório, sob condições controladas, isso é possível, mas não na natureza. Mesmo assim, algumas coisas no laboratório não correram tão bem, pois um dos aceleradores das reações, o Cu (II), só era obtido transitoriamente.

Quando Oparin ou Darwin imaginaram que poderia ocorrer uma evolução química das moléculas para a formação do primeiro ser vivo, ainda não se sabia que as moléculas orgânicas da vida são nanomáquinas e que a célula é uma imensa fábrica com linhas de montagem que funcionam sob condições muito precisas. Os pesquisadores, aparentemente, perceberam que essas nanomáquinas são muito interdependentes para funcionar separadamente e tentaram simular seu aparecimento simultâneo. O problema que eles enfrentam é maior do que alguém esperar que em uma praia com bastante areia, ventos, montanhas e minerais nas proximidades, dado tempo suficiente, se forme um computador com sistema operacional funcionando.

Outra questão sobre a origem dos seres vivos tem a ver com a crença generalizada de que todas as espécies evoluíram ao longo de milhões de anos. Darwin propôs que toda a diversidade de criaturas que encontramos hoje evoluiu por meio da seleção natural, ou seja, que pequenas modificações nos organismos que lhes conferissem alguma vantagem em termos de sobrevivência seriam mantidas e passadas para os descendentes. A Teoria Sintética da Evolução, ou Neodarwinismo, incluiu os conhecimentos de genética na teoria de Darwin. Assim, até há pouco se acreditava que a diversidade encontrada nas espécies ocorria lentamente ao longo de milhões de anos, pois um órgão bem desenvolvido, como uma asa, por exemplo, precisaria de milhares de pequenas modificações ao acaso até se tornar o que é hoje. Contudo, recentemente, diversos estudos têm trazido à luz evidências de que modificações adaptativas podem ocorrer muito rapidamente nos organismos, ativadas por mecanismos epigenéticos desencadeados por modificações no ambiente. Um exemplo são os estudos do casal Peter e Rosemary Grant acerca dos tentilhões na Ilha Dafne Maior (uma das ilhas de Galápagos) por 40 anos. Esses tentilhões foram estudados por Darwin e se acreditava que as diferenças entre eles evoluíram ao longo de milhões de anos. O casal Grant observou períodos de seca e de chuva nessa ilha concomitantemente com modificações nos bicos de tentilhões de acordo com a disponibilidade de alimentos depois dos períodos de seca ou chuva. Essas modificações ocorreram em intervalos de tempo tão curtos quanto dois anos.[11]

Ao que parece, nem sempre a seleção natural é o mecanismo primário de adaptação dos organismos.

(Continua...)

(Graça Lütz é bióloga e bioquímica)

Referências: 

[1] OPARIN, A. I. Origin of life. http://www.valencia.edu/~orilife/textos/The%20Origin%20of%20Life.pdf

[2] DYSON, F. Origins of life. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1999/2000.

[3] TO THE UNIVERSE, W. The miller urey experiment. http://www.windows2universe.org/earth/Life/millerurey.html

[4] ZAHNLE, K., SCHAEFER, L., FEGLEY, B. Earth’s earliest atmospheres. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2944365/ 2 10 2010.

[5] The discovery of ribozymes. http://exploringorigins.org/ribozymes.html

[6] SCOTT, W. G., KLUG, A. Ribozymes: structure and mechanism in rna catalysis. https://ai2-s2-pdfs.s3.amazonaws.com/6853/3c931ec41d18d51b93327ad9ce02dee250e0.pdf 6 1996.

[7] ROBERTSON, M. P., JOYCE, G. F. The origins of the rna world. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3331698/ 5 2012.

[8] SHAPIRO, R. A simpler origin for life. https://www.scientificamerican.com/article/a-simpler-origin-for-life/ 12 2 2007.

[9] VASAS, V., SZATHMáRY, E., SANTOS, M. Lack of evolvability in self-sustaining autocatalytic networks constraints metabolism-first scenarios for the origin of life. http://www.pnas.org/content/107/4/1470.full 26 1 2010.

[10] PATEL, B., PERCIVALLE, C., RITSON, D., DUFFY, C., SUTHERLAND, J. Common origins of rna, protein and lipid precursors in a cyanosulfidic protometabolism. Nature Chemistry, v. 7, p. 301–307, 3 2015.

[11] SKINNER, M. K., GURERRERO-BOSAGNA, C., HAQUE, M. M., NILSSON, E. E., KOOP,

J. A., KNUTIE, S. A., CLAYTON, D. H. Epigenetics and the evolution of darwin’s finches. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4159007/ 6 8 2014.

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Sopa primordial #3: o problema do oxigênio

Materialistas assumem que a vida surgiu no meio aquático da Terra primitiva - água que não continha absolutamente nenhuma vida, apenas minerais e substâncias químicas usadas pelos seres vivos. Para isso se assume que não havia oxigênio na atmosfera, porque o oxigênio na atmosfera destruiria toda possibilidade de vida que eventualmente surgisse por processos naturais. Os materialistas erroneamente assumem que a atmosfera não possuía oxigênio. Eles também assumem que a atmosfera continha certos ingredientes necessários, incluindo amônia, nitrogênio, hidrogênio, vapor d'água e metano. Entretanto, é bem sabido que a mistura desses ingredientes não cria vida. Então, materialistas teorizaram que algo mais seria necessário - talvez uma descarga de energia. 

Os experimentos de Stanley Miller supunham uma atmosfera rica em hidrogênio e com pouco (ou quase nada) oxigênio. Modelos teóricos recentes da formação da Terra sugerem que a atmosfera primitiva era medianamente oxidante. Isso parece estar confirmado por observações recentes realizadas em resíduos vulcânicos no norte de África que datam de mais de 4 bilhões de anos [segundo a cronologia evolucionista], nos quais se encontra abundante “oxigênio pré-histórico”. 

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Sopa primordial #2: aminoácidos problemáticos

Vamos começar com os aminoácidos que resultaram do tubo de ensaio de Miller. A verdade e que eles diferem de maneira critica daqueles encontrados em seres vivos. Os aminoácidos podem surgir de duas formas, que os cientistas chamam de canhota e destra. A mistura de aminoácidos e outros simples produtos químicos produzidos não é correta para produzir vida. Todas as formas de vida conhecidas usam aminoácidos exclusivamente levógiros (do tipo “mão esquerda”). Moléculas levógiras: um termo usado para se referir à "estereoquímica" da construção da molécula. Um aminoácido pode ser quimicamente levógiro (mão esquerda) ou dextrógiro (mão direita) em sua orientação. Essas duas formas são idênticas em seus átomos, mas opostas em seu arranjo tridimensional. Uma é como a imagem da outra no espelho. Nenhuma forma de vida conhecida pode usar uma combinação de ambos - “mão esquerda” e “mão direita”. Adicionar sequer um aminoácido de “mão direita” a uma cadeia de “mão esquerda” pode destruir toda a cadeia! Quando aminoácidos são sintetizados em laboratório, há sempre uma mistura de 50% das duas formas. Apenas através de processos altamente avançados e inteligentemente controlados essas duas formas podem ser separadas. 

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A Biologia e a Física não explicam a origem da vida

“Apesar da opinião generalizada de que a evolução darwinista tem sido capaz de explicar o surgimento da complexidade biológica, isso não é o caso... A teoria darwinista não lida com a questão de como [a vida] foi capaz de passar a existir. A questão problemática ainda em busca de uma resposta é: Como que um sistema capaz de evoluir surgiu originalmente? [...] A natureza simplesmente não funciona assim! A natureza não faz espontaneamente entidades altamente organizadas... intencionais... E aqui reside exatamente o problema [da origem] da vida... não é apenas o senso comum que nos diz que entidades altamente organizadas simplesmente não surgem espontaneamente. Certas leis básicas de Física acompanhadas de probabilidade matemática pregam o mesmo sermão – os sistemas tendem para o caos e desordem, não para a ordem e função... A Biologia e a Física parecem contraditórias, bem incompatíveis.”

(What is Life: How Chemistry Becomes Biology, Oxford University Press, 2012. Dr. Addy Pross, professor de química, Universidade Ben-Gurion, Israel. Via Desafiando a Nomenklatura Científica)

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A vida aqui dependeu de um gene que surgiu do nada?

O gene mágico que surgiu do nada

[Meus breves comentários seguem entre colchetes e na nota abaixo. – MB] Pesquisadores identificaram um gene ancestral comum [sic] que permitiu a evolução da vida complexa na Terra, mais de um bilhão de anos atrás. O gene, encontrado em todos os organismos complexos, incluindo plantas e animais, codifica um grande grupo de enzimas conhecidas como proteínas-cinases. Essas enzimas permitiram que as células ficassem maiores e transferissem informações rapidamente de um lado para o outro. A nova pesquisa, publicada no Journal of Biological Chemistry, identifica o gene que deu origem a proteínas-cinases. Em uma escala celular, essas proteínas de sinalização altamente interativas desempenham um papel semelhante ao dos neurônios no cérebro, através da transferência de informação por um processo conhecido como fosforilação da proteína. Essa capacidade de transmitir sinais de uma parte da célula para outra não só permitiu que as células se tornassem mais complexas a um nível interno, como também permitiu que se unissem para formar sistemas, abrindo o caminho para a evolução da vida inteligente.

“Se as duplicações e mutações subsequentes desse gene durante a evolução não acontecessem, então a vida seria completamente diferente hoje”, disse Steven Pelech, professor de neurologia na Universidade de British Columbia (Canadá). “A vida mais avançada em nosso planeta provavelmente ainda seria lama bacteriana.”

Por mais de 30 anos, os pesquisadores sabem que a maioria das proteínas-cinases vem de um ancestral comum, porque os seus genes são muito semelhantes [ancestral comum ou Designer comum?]. “A partir de sequenciação dos genomas de humanos, sabíamos que cerca de 500 genes para diferentes proteínas-cinases todos tinham esquemas semelhantes”, explicou Pelech. “A nossa nova pesquisa revelou que o gene provavelmente se originou a partir de bactérias para facilitar a síntese de proteínas e, em seguida, mutou completamente para adquirir novas funções.” [Simples assim: o gene apareceu do nada e depois mutou para fazer coisas novas.]

Plantas, animais, cogumelos e outros organismos são feitos de células eucarióticas maiores e muito mais complexas do que as bactérias. Dentro dessas células eucarióticas, centenas de organelas realizam diversas funções para mantê-las vivas [acaso ou design?]. O mesmo gene que deu origem a proteínas-cinases também levou à formação de um grupo de enzimas conhecido como cinases de colina e etanolamina. A cinase de colina é crítica para a produção de fosfatidilcolina, um dos principais componentes das membranas que envolvem as células eucarióticas e seus organelos, mas é ausente em bactérias.

A pesquisa de proteínas-cinases se tornou muito importante para a medicina. Mais de 400 doenças humanas, como câncer e diabetes, estão ligadas a problemas com sinalização celular. Hoje, cerca de um terço de todo o desenvolvimento da indústria farmacêutica é dirigido a proteínas-cinases. [Pelo menos aqui vemos a boa ciência em ação, o resto é mera especulação evolucionista.]

(Hypescience)

Nota: Se você percebesse que várias máquinas possuem um mesmo tipo de mecanismo capaz de transmitir informação e aumentar a complexidade de sua maquinaria, o que concluiria? Que o acaso dotou essas máquinas com tal equipamento, ou que a presença dele em todas elas seria a marca do fabricante? O texto especulativo acima não trata de dois grandes problemas: (1) a origem da informação genética a partir do nada e (2) o aumento de complexidade, que depende de mais informação genética sendo acrescida a partir do nada. Se um gene é que codifica um grande grupo de enzimas conhecidas como proteínas-cinases, sem as quais as células não poderiam crescer nem transferir informação, como conceber a ideia de que ele “evoluísse” ou sofresse mutações, como disse Steven Pelech? Caso esse gene mude novamente, o que garante que sua função continuará ativa? E se não estiver, a vida vai desandar. O texto acima é outra peça de ficção científica evolucionista cujo objetivo é oferecer alguma resposta para o enigma da vida que surge da não vida e vai se tornando cada vez mais complexa, contrariando a própria ciência e o bom senso. [MB]

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Como os fósseis se formam a partir da madeira

Não são necessários milhões de anos

Como um tronco de árvore se transforma em madeira petrificada? Isso pode ocorrer por diversas formas e envolver substâncias químicas diferentes. Para que ocorra a petrificação, é necessário que a madeira seja capaz de interagir com a substância petrificante, fazendo-a precipitar a partir da solução aquosa. Entre as substâncias que possuem essa característica está a sílica (SiO2). Na verdade, não há uma molécula de SiO2. A sílica forma sólidos covalentes. Trata-se de uma cadeia ou rede de átomos de oxigênio e silício, unidos por ligações covalentes, na proporção de 1 átomo de silício para 2 átomos de oxigênio. O SiO2 é um dos principais constituintes da areia e pode formar sólidos como o quartzo, a calcedônia e as opalas.[1] A sílica é um sólido insolúvel em água com pH nas vizinhanças de 7 em temperaturas brandas. A bem da verdade, se pulverizarmos vidro (que é em grande parte SiO2) e aquecermos até a ebulição com água por cerca de uma hora, mais ou menos 1% da sílica do vidro será hidrolisada (reagirá com água) e passará para a solução aquosa. Isso faz parte de um dos experimentos de laboratório dos cursos de graduação para os quais leciono. Todavia, em soluções básicas (pH elevado), a sílica pode ser hidrolisada com mais facilidade e liberar quantidades razoáveis de íons silicato. De forma similar, em soluções ácidas, a hidrólise da sílica libera o ácido silícico, Si(OH)4.

Chamamos de silicificação a penetração e a fixação de sílica no material orgânico que servirá de base para a formação do fóssil. A silicificação é considerada por alguns autores como o processo individual mais importante na preservação de plantas no registro fóssil.[3] Embora alguns autores prefiram manter uma distinção entre silicificação e petrificação, neste artigo vamos usar os dois termos como sinônimos, como tem sido prática comum na literatura da área.

Acredita-se que o ácido silícico seja o principal responsável pela silicificação.[2] Os tecidos vasculares das plantas são compostos principalmente por holoceluloses (um grupo de sacarídeos que inclui a celulose) e por ligninas (polímeros complexos compostos de unidades de fenilpropano).[2] Tanto as holoceluloses quanto as ligninas possuem grupos hidroxila que podem formar ligações de hidrogênio com o ácido silícico.

No processo de petrificação, as moléculas de ácido silícico passam da solução aquosa para a superfície dos constituintes moleculares do tecido vascular da madeira (holoceluloses e ligninas). Na medida em que o ácido silícico vai se acumulando dentro da madeira, suas moléculas começam a se fundir. A continuação desse processo leva à formação de um filme de sílica ao redor das superfícies celulares, reproduzindo as características histológicas da madeira. Por causa disso, a petrificação por meio de sílica é capaz de preservar uma riqueza impressionante de detalhes não observáveis em outros tipos de fossilização.

Por que um pedaço de madeira não se fossiliza se for simplesmente enterrado no solo, pois a areia é formada principalmente por SiO2? A petrificação da madeira depende da existência de uma quantidade razoável de ácido silícico em solução. O ácido silícico, como vimos, é gerado a partir da sílica em meio ácido, e a maioria dos reservatórios naturais de água não é suficientemente ácida para hidrolisar uma quantidade apreciável de sílica.

É muito comum que madeira petrificada seja encontrada em regiões vulcânicas,[4] particularmente se uma erupção ocorreu na época em que a madeira foi soterrada.[5] Os vulcões fornecem três elementos fundamentais para o processo de petrificação. Primeiramente, em um ambiente catastrófico as chances de que a madeira seja soterrada rapidamente antes de se decompor são muito elevadas. A madeira precisa ser protegida contra a degradação para que as moléculas de ácido silícico tenham tempo o bastante para se infiltrar e se depositar em seu interior. Em segundo lugar, as cinzas vulcânicas são constituídas em sua maioria por SiO2.[6] Por fim, os vulcões são responsáveis pela produção de gases como o SO2 que, quando dissolvido em água, deixa o meio ácido gerando ácido sulfuroso (H2SO3) ou mesmo ácido sulfúrico (H2SO4).

Então os eventos são os seguintes: durante a erupção de um vulcão nas proximidades de fontes de água, plantas podem ser soterradas catastroficamente, sendo encobertas por sedimentos com grande quantidade de cinzas vulcânicas (fonte rica em SiO2). A água misturada aos sedimentos é ácida, sendo capaz de promover a liberação de ácido silícico para a solução. O ácido silícico, por sua vez, se fixa às holoceluloses e às ligninas da madeira por meio de ligações de hidrogênio. O acúmulo de ácido silício leva então à formação de um filme de sílica, como dissemos acima.

Mas quão rápido é esse processo? Fragmentos de madeira recuperados de cinzas vulcânicas de uma erupção em 1886 na Nova Zelândia estavam parcialmente petrificados apenas 90 anos após o soterramento.[2] Madeira de coníferas soterradas por cinzas vulcânicas na erupção histórica de 1885 do Monte Santa Helena apresentava petrificação incipiente após 102 anos do soterramento.[5]

Mas o resultado mais impressionante vem de um grupo de pesquisadores do Japão.[4] Eles observaram que em um certo lago de águas quentes, nas vizinhanças de um vulcão, eram frequentemente encontrados pedaços de madeira impregnadas com sílica. Esses pedaços de madeira caiam naturalmente das plantas nas vizinhanças do lago. Os pesquisadores notaram que a textura desse material era a mesma de madeira silicificada encontrada em regiões vulcânicas no registro geológico. Eles decidiram, então, conduzir um experimento muito interessante. Pedaços de madeira foram colocados no lago e monitorados ao longo de sete anos. O resultado foi surpreendente. Os pedaços que permaneceram por mais tempo imersos no lago tiveram próximo de 40% de sua massa silicificada. A conclusão dos autores é bastante significativa para a compreensão de como os fósseis se formam. Segundo eles, “madeira silicificada pode se formar, sob condições apropriadas, em períodos de tempo tão curtos quanto dezenas a centenas de anos”.[4] Um detalhe muito interessante desse trabalho é o fato de os autores citarem um artigo do geólogo australiano Andrew Snelling publicado na revista criacionista Creation.[7]

Vamos agora relacionar essas descobertas com a proposta criacionista do dilúvio bíblico. Segundo John D. Morris, “o período imediatamente anterior e pouco depois do dilúvio foi um tempo de imenso vulcanismo, marcado por extensivas erupções na medida em que os continentes se afastavam, as cadeias de montanha eram elevadas, e o fundo do oceano era rebaixado”.

“Considere os Basaltos do Rio Colúmbia, onde os depósitos vulcânicos cobrem mais de 100.000 milhas quadradas no estado de Washington e Oregon, com o basalto tendo até uma milha de espessura!”[8]

Vulcanismo intenso provê as condições perfeitas para a fossilização de plantas. É notável o fato de que encontramos florestas inteiras preservadas dessa maneira ao longo do registro fóssil.[3] Em outras palavras, a proposta catastrofista criacionista encontra-se completamente de acordo com o melhor conhecimento experimental de que dispomos. Além disso, a questão do tempo de fossilização também apoia a proposta criacionista. Nas palavras de Alkahane et al.,[4] madeira silicificada pode se formar em “períodos de tempo tão curtos quanto dezenas a centenas de anos”. Portanto, quando falamos de madeira petrificada, um modelo que apela para uma grande catástrofe ocorrida há poucos milhares de anos está em pleno acordo com os dados de que dispomos. Mais do que isso, a proposta catastrofista criacionista tem se mostrado capaz de explicar aspectos de diversas áreas do conhecimento que são passados por alto ou atribuídos a causas improváveis na visão evolucionista.

Se o processo de fossilização da madeira ocorreu há poucos milhares de anos, poderia ter restado alguma matéria orgânica residual? Essa matéria orgânica poderia ser datada por carbono-14? Esse será o assunto de um outro artigo.

(Dr. Rodrigo Meneghetti Pontes é professor adjunto do Departamento de Química da Universidade Estadual de Maringá e vice-presidente do Núcleo Maringaense da Sociedade Criacionista Brasileira [NUMAR-SCB]; conheça sua página Origem e Vida)

Referências: 

[1] G. Scurfield, E.R. Segnit, “Petrifaction of wood by silica minerals”, Sediment. Geol. 39 (1984) 149–167. doi:10.1016/0037-0738(84)90048-4. 

[2] R.F. Leo, E.S. “Barghoorn, Silicification of wood”, Harvard Univ. Bot. Mus. Leafl. 25 (1976) 1–47. http://www.biodiversitylibrary.org/item/31874 (accessed February 12, 2016). 

[3] C. Ballhaus, C.T. Gee, C. Bockrath, K. Greef, T. Mansfeldt, D. Rhede, “The silicification of trees in volcanic ash - An experimental study”, Geochim. Cosmochim. Acta. 84 (2012) 62–74. doi:10.1016/j.gca.2012.01.018. 

[4] H. Akahane, T. Furuno, H. Miyajima, T. Yoshikawa, S. Yamamoto, “Rapid wood silicification in hot spring water: an explanation of silicification of wood during the Earth’s history”, Sediment. Geol. 169 (2004) 219–228. doi:10.1016/j.sedgeo.2004.06.003. 

[5] A.L. Karowe, T.H. Jefferson,” Burial of trees by eruptions of Mount St Helens, Washington: implications for the interpretation of fossil forests”, Geol. Mag. 124 (2009) 191. doi:10.1017/S001675680001623X. 

[6] A.C. Sigleo, “Geochemistry of silicified wood and associated sediments, Petrified Forest National Park, Arizona”, Chem. Geol. 26 (1979) 151–163. doi:10.1016/0009-2541(79)90036-6. 

[7] A. Snelling, “Instant” petrified wood, Creation. 17 (1995) 38–40.

[8] J.D. Morris, The Global Flood: Unlocking Earth’s Geology Hystory (Edição para Kindle), Institute for Creation Research, Dallas, 2012. 

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“Se souber a resposta, me liga”

 “Parafraseando Berlinski e desafiando os ateus mimimi, e os evoteístas ‘pelejos da fé’, se você sabe como a evolução conseguiu ligar aminoácidos na sopa primordial, formando um simples peptídeo funcional, me liga. Eu te atenderei, de dia, de noite ou de madrugada. Se sabe como um RNA funcional se formou no mundo do RNA, o que catalisou a reação e de onde vieram os ingredientes; e se sabe como o cromossomo Y dos chimpanzés ficou 100% diferente do dos humanos; e como o dilema de Haldane pode ser respondido; ou como ocorreu a troca de uracila por timina no par RNA/DNA... É só ligar. Liga!” Dr. Marcos Eberlin, professor de química na Unicamp

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O mito da origem da vida – e eu que sou crente!

Uma "mãozinha" de fora

[Acione seu “detector de contos”, ligue sua “antena do bom ceticismo” e leia com atenção o texto a seguir. Depois me diga quem são os verdadeiros crentes. Meus comentários seguem entre colchetes, porque não resisto. – MB.]

Foram as ações de Júpiter e Saturno que, muito por acaso, criaram a vida na Terra [glórias a Júpiter e a Saturno, nossos criadores!]. Não os deuses do panteão romano, mas os planetas gigantes, que antigamente orbitavam muito mais perto do Sol [que afirmação categórica para algo totalmente hipotético!]. Empurrados para fora, soltaram uma cascata de asteroides, em um evento conhecido como Bombardeamento Pesado Tardio, que explodiram na superfície da jovem Terra e criaram as crateras ainda visíveis da Lua [esse grande bombardeamento pode ter sido não tão antigo e feito parte do cataclismo chamado dilúvio; basta interpretar os dados sob outra ótica]. No calor intenso desses impactos, o carbono dos meteoritos reagiu com o nitrogênio da atmosfera terrestre formando o cianeto de hidrogênio [não se sabe qual era a composição da atmosfera da Terra “primitiva”; os cientistas evolucionistas fazem suposições de acordo com os resultados que querem obter]. Apesar de ser um veneno, o cianeto é, no entanto, o antigo caminho pelo qual os átomos inertes de carbono entraram na química da vida [simples assim!].

Quando o impacto do Bombardeamento Pesado Tardio diminuiu, cerca de 3,8 bilhões de anos atrás, o cianeto havia chovido e formado poças, reagido com metais, evaporado, sido assado e irradiado com luzes ultravioletas e dissolvido em canais que corriam para lagos de água fresca. Os elementos químicos formados da interação do cianeto se combinaram ali de várias maneiras para gerar o precursor dos lipídios, dos nucleotídeos e dos aminoácidos. Esses são os três componentes significantes de uma célula viva – os lipídios compõem as paredes dos vários compartimentos da célula; os nucleotídeos guardam suas informações; e os aminoácidos formam proteínas que controlam seu metabolismo [então por que até hoje não foi possível criar uma célula viva em laboratório, utilizando-se esses três componentes – mesmo com toda tecnologia de que dispomos atualmente?].

Toda essa descrição é uma hipótese proposta por John Sutherland, químico da Universidade de Cambridge, na Inglaterra. Ele testou todas as reações químicas exigidas em um laboratório e desenvolveu evidências [evidências teóricas, lembre-se] de que esses acontecimentos são plausíveis sob as condições prováveis da Terra primitiva. Depois de descobrir a possível química necessária para produzir os materiais do início da vida [mas ninguém fala sobre as imensas dificuldades de se saltar do inorgânico para o orgânico, e para a vida com sua informação genética complexa], Sutherland desenvolveu o cenário geológico acima, que tem as condições obrigatórias para desencadear esses acontecimentos. Já a própria química veio da descoberta, feita por Sutherland seis anos atrás, da chave para um mundo de RNA.

Há tempos os biólogos acreditam na ideia de que a primeira molécula que carregava informações da vida não foi o DNA, mas seu primo químico próximo, o RNA. O RNA pode guardar informações genéticas e agir como uma enzima para produzir mais RNA [guardar informação é uma coisa, originá-la é outra bem diferente]. Como o DNA, o RNA é composto de uma fita de unidades químicas conhecidas como nucleotídeos. Cada nucleotídeo consiste de um açúcar, a ribose no caso do RNA, unido a uma base de um lado e a um grupo fosfato do outro. [Sobre essa hipótese relacionada ao tal “mundo de RNA, por favor, tome algum tempo para ler esta postagem, esta, esta e mais esta.]

Os pesquisadores que tentam reconstruir a química que levou à vida mostraram caminhos plausíveis para o surgimento da ribose e das bases [sobre a questão das bases, leia esta postagem]. Mas, na química prebiótica, o que se pressupõe da química natural da Terra antes do começo da vida, eles não puderam achar uma maneira provável de unir a ribose à base. Esse obstáculo era tão assustador que alguns começaram a duvidar da ideia de um mundo de RNA e a procurar, em vez disso, um sistema pré-RNA.

Depois de dez anos testando todas as possíveis combinações de químicas prebióticas [o que não prova de jeito nenhum que essas teriam sido as possibilidades de origem da vida, já que ninguém teria como observar como de fato isso teria acontecido – e ciência se faz com observação em primeira mão], Sutherland descobriu que a solução não era montar as unidades de ribose e açúcar separadamente, como consta dos livros de biologia [que sempre afirmaram que a coisa aconteceu desse jeito], mas construir uma substância que fosse parte açúcar e parte base. A soma de outra substância química simples converteu esse híbrido em um ribonucleotídeo. A porta para o mundo de RNA havia finalmente sido aberta.

Se esse foi um passo importante, deduziu Sutherland, então o resto da química prebiótica precisaria de alguma forma estar relacionada a ele. Sutherland e seus colegas passaram os últimos seis anos fazendo experiências para ver de que maneira o caminho da química do ribonucleotídeo pode ter o cianeto de hidrogênio como ponto de partida e como outras substâncias químicas prebióticas importantes poderiam ter surgido no caminho do cianeto até o nucleotídeo [você percebe que o que esses cientistas vêm fazendo é puro design inteligente? Eles estão usando tecnologia e inteligência para criar reações químicas com um propósito (teleologia)].

Até agora eles demonstraram maneiras de gerar 12 dos 20 aminoácidos usados nas proteínas, dois dos quatro ribonucleotídeos do RNA e o glicerol 1-fosfato, o componente universal dos lipídios dos quais são feitas as membranas das células. Suas descobertas foram relatadas em março na Nature Chemistry. [Eles ainda nem chegaram às proteínas e querem que acreditemos que conseguem originar vida...]

Apesar de outros pesquisadores terem mostrado como várias dessas substâncias podem ter se formado na Terra primitiva, eles precisavam de uma série de condições, algumas delas incompatíveis. Essa é a primeira vez que foi demonstrado que tantas substâncias químicas importantes para a vida surgiram da mesma química.

O relatório de Sutherland “demonstra pela primeira vez um cenário para gerar potencialmente todas as unidades de vida em um local geológico”, afirma Jack W. Szostak, geneticista do Hospital Geral de Massachusetts, que estuda a origem da vida. “Os detalhes do cenário serão debatidos por algum tempo, mas no geral acho que é um grande avanço.” Szostak dividiu um Prêmio Nobel de Medicina em 2009 pela descoberta do mecanismo que protege o final dos cromossomos. [É difícil entender como pessoas que estudam genética, máquinas moleculares, informação complexa e específica, mecanismos de reparo automático ainda insistam no acaso...]

As substâncias químicas de Sutherland não podem ser misturadas de uma vez [então quem ou o que teria organizado as substâncias e possibilitado as reações na ordem certa? Por que só agora eles dizem isso?]. Seu esquema da reação exige que sejam colocadas em sequência em um reservatório central. Então, em seu cenário, canais separados correm sobre depósitos minerais e chegam um a um a esse reservatório. Aí mora um possível [possível?] problema, afirmou Paul J. Bracher, químico da Universidade Saint Louis, no Missouri, em um comentário na Nature Chemistry. “Esse novo relatório representa uma abordagem muito interessante, mas os químicos que estudam a origem da vida ainda têm muito trabalho para fazer na cozinha”, escreveu ele.

Outros têm reservas mais profundas. Steven Benner, diretor da Fundação para Evolução Molecular Aplicada, de Gainesville, na Flórida, disse que muitas das reações do esquema de Sutherland “não são reais”, o que significa que substâncias químicas puras podem reagir como foi proposto no laboratório, mas não se pode esperar que o processo ocorra da mesma maneira em uma mistura natural dessas substâncias químicas. [É como eu disse e evolucionistas um pouco mais sensatos percebem: a experiência de Sutherland está mais para design inteligente do que para evolução ao acaso ou abiogênese.]

Benner também reparou que a ideia popular de um mundo de RNA está repleta de vários paradoxos não resolvidos. Um deles é que, se você tem um reservatório de substâncias químicas e coloca energia nele, “você não consegue a vida, consegue asfalto”, diz ele, sugerindo que as substâncias vão reagir para formar um alcatrão pegajoso [e não há evidências de todo esse alcatrão na coluna geológica]. Outro é que a água é fundamental para a vida, como são os nucleotídeos, mas a água destrói os nucleotídeos. Um terceiro problema é que o RNA deve agir como uma enzima e guardar informações genéticas [que já deveriam existir para ser guardadas], mas os dois papéis possuem propriedades contraditórias: uma enzima precisa se dobrar e ser reativa, enquanto uma molécula genética não deve fazer nenhum dos dois.

O campo tradicional da química prebiótica fez alguns progressos, na visão de Benner, mas não o suficiente para sugerir respostas reais. “Ter esses problemas básicos ainda sem solução quer dizer que talvez não estejamos respondendo à questão certa.”

Sutherland ainda está tentando encontrar rotas plausíveis para os outros dois nucleotídeos de RNA. Ele também espera entender como as moléculas da vida podem ter sido construídas a partir de suas unidades individuais, um processo conhecido como polimerização [que não ocorre na água, é bom repetir]. “Em biologia, o RNA faz a proteína e a proteína faz o RNA, então a biologia está nos dizendo que eles trabalham em conluio”, explica [então, quem surgiu primeiro, o RNA ou a proteína?]. Ele diz que ainda não sabe se a polimerização aconteceria em uma superfície de metal, normalmente tida como uma boa catalisadora, ou dentro de uma membrana celular [mas se essa membrana existisse, teria que ser já bastante complexa a ponto de permitir que alguns elementos entrassem na célula e que as organelas permanecessem dentro dela. A membrana celular conta com proteínas específicas que dificilmente estariam disponíveis nesse cenário].

A vida ainda pode ser improvável, mas pelo menos está começando a parecer quase possível [e o texto que começou exaltando os poderes criadores de Saturno e Júpiter termina com uma grande declaração de fé. Amém!].

(UOL Notícias)

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Mais conversa fiada sobre a origem da vida na Terra

O mistério continua

A velha pergunta sobre como a vida começou na Terra acaba de ganhar mais uma pista. Um novo estudo, publicado na revista Nature Chemistry, aponta que os principais elementos necessários para a formação das primeiras formas de vida existem no planeta. Para isso, os cientistas utilizaram componentes que existiam na Terra na origem da vida para tentar reproduzir o provável processo que [sic] o planeta passou. Sulfeto de hidrogênio, ácido cianídrico e raio ultravioleta foram usados para tentar criar compostos que, eventualmente, pudessem gerar material genético para a formação do DNA. Porém, os cientistas acreditam que o processo deve ter tido uma influência externa. Pesquisadores teorizam que meteoritos podem ter atingido a superfície terrestre, o que gerou uma reação com o nitrogênio na atmosfera para criar o cianeto de nitrogênio. Essa substância na água poderia ter interagido tanto com sulfeto de nitrogênio quanto com a luz ultravioleta do sol, criando condições necessárias para o surgimento da vida.

(O Globo)

Nota: Não sabem como foi a origem da vida, mas utilizaram componentes “que existiam na Terra na origem da vida”? Deu pra entender? E quando os evolucionistas começam a apelar para “influências externas”, isso significa a admissão de que a vida não poderia surgir por si só aqui em nosso planeta. Mas o ponto principal no qual os naturalistas nunca tocam é o seguinte: De onde veio a informação necessária para o “surgimento” do DNA? Lembre-se de que a vida não é apenas “hardware” (o que já seria difícil de explicar, dada a estruturação dela); a vida também é (e depende de) “software” de ponta; um “programa” fabuloso que permite o funcionamento da vida, sua replicação e correção de eventuais erros. Sulfeto de hidrogênio, ácido cianídrico e raio ultravioleta, carbono, etc. não contêm informação. São apenas compostos inorgânicos. Para mim, a “influência externa” que deu origem à vida é outra, e tem até nome. [MB] 

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Evolucionistas não entendem a origem da vida

Dr. Tour: um cético do darwinismo

Um preeminente químico, reconhecido neste ano como um dos 50 cientistas mais influentes do mundo, diz que a maioria dos cientistas não entende como a evolução poderia explicar a existência da vida. O Dr. James Tour é um professor bem conhecido na Universidade Rice, especializada em química. Ao longo dos últimos 30 anos, Tour foi autor de mais de 500 pesquisas publicadas, e foi reconhecido como um dos “50 cientistas mais influentes do mundo atual”, pelo thebestschools.org. Tour também recebeu prêmios e reconhecimentos da Sociedade Química Americana, Thomson Reuters, Honda, Nasa e outros. Em um vídeo lançado em 2012, Tour explicou que ele tem tido experiência extensiva estudando a origem da vida. “Vou contar-lhe que como cientista e químico sintético”, Tour diz, “se alguém devia entender a evolução, seria eu, porque faço moléculas para ganhar a vida, e não apenas compro um kit, e misturo isso e mais isso e obtenho aquilo. Quer dizer, ab initio, eu faço moléculas. Eu entendo o quão difícil é fazer moléculas.”

A despeito de suas experiências e expertise, Tour admite que não entende como a evolução poderia contar para a existência da vida. “Eu não entendo a evolução, e vou confessar para você”, ele diz no vídeo. “Para mim está tudo bem dizer que ‘eu não entendo isso’? Está tudo bem? Eu sei que há um monte de pessoas lá fora que não entende nada de síntese orgânica, mas entendem de evolução. Eu entendo um monte sobre fazer moléculas; eu não entendo a evolução. E você poderia apenas dizer: uau! Isso deve ser realmente incomum!”

Todavia, Tour diz que ele não é o único que não entende como a vida poderia ter surgido de processos naturais e não guiados. “Deixe-me dizer a você o que acontece nos bastidores da ciência – com os membros da Academia Nacional, com vencedores de prêmios Nobel”, declarou Tour. “Eu me assentei com eles, e quando estávamos sós, não em público – porque é uma coisa apavorante, se você diz o que eu acabei de dizer –, eu disse: ‘Você entende tudo isso, de onde tudo isso veio e como aconteceu?”’ A resposta que Tour inevitavelmente recebe é: “Não.”

“Toda vez que eu me assento com químicos sintéticos, que entendem isso, eles dizem ‘Ah-hã. Não’”, afirma Tour. “E se eles estão com medo, e querem dizer ‘sim’, então não dizem nada. Eles apenas olham pra mim, porque eles não podem sinceramente fazer isso.”

É justo dizer que há uma importante diferença entre microevolução e macroevolução – a primeira é claramente observável e repetível, mas a segunda nunca foi testemunhada. “De tudo o que eu posso ver, a microevolução é um fato; nós a vemos ao redor de nós com respeito às pequenas mudanças entre as espécies, e os biólogos demonstram esse procedimento nos seus laboratórios diariamente. Então, não há argumentos a respeito de microevolução”, ele escreve em uma postagem de blog. “O centro do debate, para mim, então, é a extrapolação da microevolução para a macroevolução.”

Depois de reconhecer que os evolucionistas são “coletivamente desnorteados” pela origem da vida, Tour junta-se a perto de 900 outros cientistas ao assinar uma Dissenção Científica do Darwinismo, que declara: “Nós somos céticos quanto às reinvindicações de que a habilidade de mutações aleatórias e da seleção natural leve à complexidade da vida. Exames cuidadosos das evidências da teoria darwinista devem ser encorajados.”

Se a evolução não pode contar para a existência da vida, então como a vida foi originada? Tour diz que a resposta mais razoável é simples. “Eu creio fundamentalmente que Deus criou a todos nós”, ele disse à Houston Chronicle.

(Christian News) 

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Implausibilidade de ciclos metabólicos na 'Terra pre-biótica'

A implausível Terra pré-biótica

Cycles occur widely in all branches of chemistry. The definition of a catalyst as an agent that facilitates the conversion of reactants to products without itself being changed almost guarantees that a catalyst can initiate successive “cycles” of the same reaction. Metabolic cycles are different. Strictly, they are by definition restricted to biochemistry. Like catalytic cycles, they too result in repeated conversions of substrates into products, but they involve much more complex sequences of chemical reactions. As far as I am aware, the formose reaction, which converts formaldehyde to a complicated mixture of products, including various sugars [1], is the only known nonenzymatic reaction sequence that is at all similar to a metabolic cycle, although the existence of one or two much simpler cycles has been established or made probable in the literature of prebiotic chemistry [2,3]. The possibility that reactions of hydrogen cyanide (HCN) might form the basis for a complex cyclic organization has been proposed [4], but there is as yet no experimental evidence to support this proposal.

If complex cycles analogous to metabolic cycles could have operated on the primitive Earth, before the appearance of enzymes or other informational polymers, many of the obstacles to the construction of a plausible scenario for the origin of life would disappear. If, for example, a complex system of nonenzymatic cycles could have made nucleotides available for RNA synthesis, many of the problems of prebiotic chemistry would become irrelevant. Perhaps a simpler polymer preceded RNA as the genetic material—for example, a polymer based on a glycerol-phosphate backbone [5] or a phosphoglyceric acid backbone. Could a nonenzymatic “metabolic cycle” have made such compounds available in sufficient purity to facilitate the appearance of a replicating informational polymer?

It must be recognized that assessment of the feasibility of any particular proposed prebiotic cycle must depend on arguments about chemical plausibility, rather than on a decision about logical possibility. Any reaction sequence that is allowed by thermodynamics could, in principle, be realized, given a sufficiently active and specific family of catalysts. Plants synthesize complex alkaloids, such as strychnine, from CO2, NH3, and reducing equivalents, so it must, in principle, be possible to achieve these syntheses starting from CO2, NH3, and H2, given a family of sufficiently active and specific prebiotic catalysts. However, few would believe that any assembly of minerals on the primitive Earth is likely to have promoted these syntheses in significant yield. Each proposed metabolic cycle, therefore, must be evaluated in terms of the efficiencies and specificities that would be required of its hypothetical catalysts in order for the cycle to persist. Then arguments based on experimental evidence or chemical plausibility can be used to assess the likelihood that a family of catalysts that is adequate for maintaining the cycle could have existed on the primitive Earth.

The metabolic cycles that have been identified by biochemists are of two kinds: simple cycles and autocatalytic cycles. The citric acid cycle, which brings about the oxidation of acetate to CO2 with the concomitant synthesis of ATP, and the urea cycle that results in the conversion of toxic NH3 to relatively harmless urea, are both examples of simple cycles. The initial step of the former cycle is the synthesis of citric acid from oxaloacetic acid and acetyl-CoA. After one turn of the cycle, acetate is completely “burned” to CO2 as one molecule of oxaloacetate is regenerated. The Calvin dark cycle and the reverse citric acid cycle, both of which result in the fixation of CO2 into important biochemical intermediates, are examples of autocatalytic cycles. The reverse (reductive) citric acid cycle (Figure1) is initiated by the splitting of citric acid to give oxaloacetic acid and acetyl-CoA. After one turn of the cycle, two molecules of citric acid are formed, so long as no material is diverted from the cycle. That is why the cycle is described as autocatalytic—each molecule of citric acid introduced into the cycle results, after a turn of the cycle, in the generation of two molecules of citric acid. The proposal that the reverse citric acid cycle operated nonenzymatically on the primitive Earth has been a prominent feature of some scenarios for the origin of life [6–8].

(PDF GRATIS: PLoS Biology)

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