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Fronteiras da Ciência

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"E cristais de arsênico em meu beijo vão matar o que mais quero, quando não espero é que Deus dá"

Pegando um pouco de água para um cafezinho no acampamento junto ao lago?

Não exatamente.

A bucólica cena acima contrasta brutalmente com as supostas implicações da recente descoberta publicada na revista Science no último dia 02/12, fruto de umas bactérias presentes no lodo deste lago salgado no oeste dos EUA, situado próximo à divisa entre Califórnia e Nevada.

A descoberta de bactérias capazes de substituir o fósforo (P) por arsênico (As - que, em português, também pode ser chamado de "arsênio") foi o assunto da semana passada (também aqui e aqui) em função do suspense que a NASA criou na grande mídia para anunciar a publicação do artigo com os achados do grupo de Felisa Wolfe-Simon, que trabalha no NASA’s Exobiology and Evolutionary Biology (Exo/Evo) Program e no NASA Astrobiology Institute. A bactéria se chama Gammaproteobacteria GFAJ-1, é da família das Halomonadaceas, e é uma extremófila halofílica, especializada em sobreviver no hostil ambiente hipersalino do Lago Mono.

O público acadêmico pode acessar o artigo original aqui, incluída sua apresentação. A história toda está muito bem contada aqui.

O estranho visual do Lago Mono deve-se às "tufas", estruturas de
carbonato de cálcio formadas por antigas fontes (ou geiseres)
submersos - similares às fumarolas oceânicas, agora expostas à intempérie
devido à secagem progressiva deste lago que já foi parte de um mar interno,
mas acabou destruído pela ação do homem

Na verdade, não se encontrou nenhuma bactéria vivendo, em condições naturais, com uso do As no lugar do P: Wolfe-Simon suspeitou da possibilidade em função da presença de boa quantidade de ambos elementos químicos, pertencentes ao grupo 15 (ou 5A) da Tabela Periódica dos Elementos, nas águas desse lago hiperssalino (duas vezes mais sal que no mar), muito alcalino (pH 10) e com águas quentes (fontes hidrotérmicas) - não há peixes no lago Mono - e desafiou essas bactérias a sobreviverem à retirada de P e colocação, em seu lugar, de As, obtendo sucesso. Se os experimentos resistirem ao exame crítico, está aberta a possibilidade de vida baseada no arsênico, como vem sendo chamada essa hipótese.


O problema do arsênico é que, apesar de participar de diversos processos metabólicos (exemplos aqui) esse elemento e seus compostos, especialmente os inorgânicos, são extremamente tóxicos para a maioria dos seres vivos. Por exemplo, o dimetilarsenato é o componente principal do famigerado Agente Azul, herbicida carcinogênico usado na guerra do Vietname (não confundir com o Agente Laranja) e ainda hoje empregado na agricultura. Entre outros efeitos negativos, o arsênico inorgânico trivalente (As³⁺), interage fortemente com grupos sulfidrilas de moléculas orgânicas, afetando diversas enzimas e danificando gravemente as células vivas.

O grupo 15, que inclui os elementos nitrogênio (N), fósforo (P), arsênico (As), antimônio (Sb) e bismuto (Bi), é caracterizados por ter 5 elétrons na Camada de valência. São, portanto, capazes de fazer entre três e cinco ligações químicas covalentes (ver pp. 7-8). Se valesse apenas Regra do Octeto, como é o caso para o carbono e o oxigênio, esse elemento faria no máximo 3 ligações químicas, mas como a natureza não cansa de nos surpreender - e as razões, de natureza quântica, ainda não compreendemos - os elementos do grupo 15 representam uma excessão àquela regra, exibindo a chamada hipervalência (ou "expansão de valência"), isto é, eles podem estabelecer não apenas 3, mas de 4 a 6 ligações covalentes!


Essa é possivelmente a razão de tanto o nitrogênio quanto o fósforo serem 2 dos 6 elementos mais fundamentais à vida - o sempre lembrado mnemônicoCHNOPS -, os demais sendo o carbono, o hidrogênio, o oxigênio e o enxofre (ver sua posição acima, no detalhe da tabela periódica). Curiosamente, sua importância pode ser maior ainda considerado que, ao contrário dos outros 5 "grandes", o fósforo NÃO está entre os elementos mais abundantes no universo, como mostra a "tabela periódica dos astrônomos" mostrada a seguTudo leva a crer que esse elemento, com as complexas moléculas que é capaz de formar, atue como uma espécie de balizador ou elo de construção das biomoléculas que conhecemos (pelo menos para esse conjunto de biomoléculas). Sendo assim, a possibilidade de substituí-lo pelo arsênico é uma achado realmente importante.

Mas voltemos um pouco atrás: na tabela periódica acima, vemos que tanto o fósforo quanto o arsênico pertencem a mesmo grupo químico ou família, ou seja, têm orbitais com estrutura semelhante que lhes permitem fazer o mesmo tipo de ligações químicas. Enfim, compartilham as mesmas propriedades físico-químicas. Visto deste ângulo, não deveria surpreender que o arsênico seja capaz de "substituir" o fósforo (caso efetivamente isso se comprove, nunca é demais lembrar) na constituição de biomoléculas essenciais, como propõe ter demonstrado a autora do trabalho da Science, por exemplo, integrando o esqueleto dos próprios ácidos nucleicos (ADN, ARN) da Gammaproteobacteria .

Porém, a diferença de massa atômica, isto é, seu peso inercial, modifica suas propriedades cinéticas em solução, afetando ou mesmo comprometendo sua eficácia em substituir plenamente tudo que o elemento original fazia. Deste modo, o átomo mais pesado do arsênico pode "enganar" as moléculas entrando no lugar do fósforo, mas é menos estável em seus relacionamentos: esta, sem dúvida, é a razão de seu efeito tóxico. instabilidade inerente, juntamente com uma série de descuidos metodológicos, é o motivo da dúvida que vários autores levantam sobre o real alcance desta descoberta: vejam, por exemplo, as críticas devastadoras de Rosie Redfield, Carl Zimmer e George Cody. Vale a pena conferir também as análises de Ed Young, P.Z. Myers e Keith Cowing que haviam criticado fortemente o desnecessário alarde causado pela forma de anúncio empregada pela NASA e a frustração que isso poderia causar.

A importância de compartilhar propriedades físico-químicas ao pertencer a uma mesma família da Tabela Periódica pode ser realçada se considerarmos que o Silício pertence ao mesmo grupo químico do Carbono (grupo 14) - o mais importante elemento químico da vida como conhecemos - e, portanto, tem propriedades químicas bastante similares a deste elemento: a hipótese da vida baseada no silício é bem mais conhecida e tem frequentado o imaginário de exobiólogos desde o século XIX. Mas, por enquanto, é apenas uma hipótese.

Bem, a maior parte disso que falamos acima dá para acompanhar com a química básica do ensino médio (ou, para nós, velhos fósseis, do ensino "secundário").

Recordar é viver...

Falando em esquisitices bioquímicas, a meu ver o mais próximo que chegamos em descobrir uma "bioquímica alienígena" ocorreu há alguns anos atrá, com a descoberta de dois aminoácidos "intrusos" no ordeiro festejo dos 20 aminoácidos proteinogênicos - no caso, a selenocisteína e a pirrolisina. Ocorre que, até prova em contrário, toda vida atual na terra descende de uma população única de ancestrais comuns, de modo que todos os seres vivos compartilhamos as mesmas biomoléculas fundamentais, e, portanto, a mesma bioquímica. Por biomoléculas refiro-me aqui aos precursores dos dois principais biopolímeros das células vivas, os aminoácidos - precursores das proteínas - e os nucleotídeos - precursores dos ácidos nucleicos (ADN/ARN). Até então, apenas 20 aminoácidos (todos levógiros, e, claro, descontadas as modificações pós-traducionais) e 4 nucleotídeos, dentre as centenas de possibilidades existentes na natureza, integravam o seleto clube que forma as proteínas e ácidos nucleicos que nos constituem.

Com a descoberta de que parte do código genético poderia codificar, em alguns microorganismos, além dos 20 também um desses dois aminoácidos mencionados empregando partes do genoma - UGA para a selenocisteína e UAG para a pirrolisina (ver quadro baixo), em ambos os casos, apenas substituindo um dos códons de terminação (stop) - abriu-se a porta para a possibilidade de bioquímicas alternativas, efetivamente o melhor lugar para se buscar vida extraterrestre ou de origem diferente da nossa hoje. De fato, o emprego de outras codificações seria uma prova contundente de origem não comum à vida que conhecemos, que, por enquanto, é única.


Vacinada contra o alarde, a comunidade exo/astrobiológica, porém, já suspeitava que o assunto desse bafafá miodiático girava em torno da bactéria arsênica e não aprovava o clima sensacionalista de iminente "descoberta de vida extraterrestre" (que a alguns chegou a irritar consideravelmente). A NASA costuma promover verdadeiros espetáculos midiáticos, vez por outra, geralmente para pressionar pela aprovação de seu orçamento anual ou multianual, bastante prejudicados com os gastos militares das últimas duas décadas (desta vez, porém, o orçamento já estava definido). O caso mais memorável foi o da "nanobactéria marciana no meteorito marciano ALH84001", em 1996, que permitiu toda recente série de missões à Marte interrompendo o longo jejum de mais de 20 anos desde as notáveis Viking (1976): Pathfinder/Sojourner (1998), Mars Odyssey orbiter (2001), Spirit / Opportunity - MERs (2004), Mars Reconnaissance Orbiter (2006), Phoenix Mars lander (2008), só para mencionar as bem sucedidas (bem, o interesse em visitar Marte não parece ter fim...).

Mas, enfim, o alarde ocasional, desde que consiga sensibilizar o militarizado congresso norte-americano, me parece muito justificável, pois é sempre melhor que se gaste em ciência que em armamentos, morte e destruição, não é mesmo?

Agora temos de esperar o desdobramento do debate científico para saber se a descoberta resiste ao exame crítico dos colegas, uma vez que há vários autores questionando o achado (Rosie Redfield, Carl Zimmer, George Cody, Ed Young, P.Z. Myers eKeith Cowing). E é assim que deve ser: longe de preocupar a equipe de Wolfe-Simon, o que se seguirá é apenas o feijão-com-arroz do fazer científico - o rigoroso escrutínio da comunidade de pares sobre qualquer novo achado ou proposta. O resultado será, de uma forma ou de outra, um avanço no conhecimento coletivo acerca do mundo.

E, quem sabe, as anônimas bactérias aprisionadas num mar interno que está desaparecendo aos poucos, desesperançadas após incontáveis noites estreladas ao longo dos éons, não sirvam mesmo de preâmbulo à real diversidade que a vida possa exibir em nosso vasto universo?

JAQ, v.2.1 (09dez2010 - melhora na redação e acréscimo dos autores que contestam o achado)

(*) o título desta matéria foi extraído da Canção do Lobisomem, de Aldir Blanc. Experimente escutá-la contemplando a última imagem deste artigo...

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