Descoberta nova forma de vida com base em arsênio (será?!)

Atualização

No último dia 8 de julho foram publicados dois artigos independentes na revista Science refutando os resultados obtidos com a bactéria GFAJ-1 e expostos abaixo.

Alega-se a possibilidade de contaminação do material de estudo, o que teria levado a equipe de astrobiologia da NASA a enganar-se com a interpretação dos resultados obtidos. Consultada, a equipe da NASA mantém sua posição, afirmando que não há nada nos novos trabalhos que invalide o original.

Continuaremos aguardando para entender o desenrolar do tema.

Artigo original, publicado no professorbira.com em 06/12/2010

Arsênio… Elemento químico de número atômico 33 e massa molar 74,9216g/mol. Pertencente ao grupo 15 da tabela periódica, tem propriedades químicas semelhantes ao elemento fósforo. Apesar de catalisar algumas reações enzimáticas em alguns micro-organismos, é altamente tóxico para praticamente todos os outros seres do planeta, produzindo efeitos deletérios mesmo em baixíssimas concentrações, como 1 parte por bilhão na água ou 7 partes por milhão no solo.

Bactéria GFAJ-1, do lago Mono.

Porém… Isso não é verdade para a bactéria GFAJ-1.

Lago Mono, Califórnia, EUA. (Fonte: visitusa.com.)

Descoberta no lago Mono, Califórnia (EUA), a GFAJ-1 apresenta uma bioquímica inusitada, diferente de todos os milhões de espécies conhecidas de seres vivos: tem arsênio em substituição ao elemento químico fósforo. Tentemos compreender isso, embora nem os cientistas responsáveis pela pesquisa ainda tenham respostas suficientes.

O fósforo e o arsênio na tabela periódica.

Consultando a tabela periódica dos elementos, notamos que o fósforo e o arsênio são vizinhos, ambos localizados no grupo 15. Por pertencerem ao mesmo grupo, apresentam características químicas semelhantes. Isso faz com que, em tese, um possa substituir o outro em algumas situações. Aliás, há diversas situações teóricas normalmente discutidas entre as pessoas ligadas à ciência e que envolvem substituições. Há muito comenta-se a possibilidade de uma forma de vida baseada em silício, em substituição ao carbono. Outras substituições imaginadas: oxigênio por enxofre, enxofre por selênio, cloro por bromo etc.

Analisando ainda a tabela periódica percebemos que, enquanto o fósforo encontra-se no período 3, o arsênio está no período 4. Isso significa que este tem um nível de energia (“camada eletrônica”) a mais que aquele e, consequentemente, o átomo de As (raio covalente igual a 119pm) é maior que o átomo de P (raio covalente igual a 106pm). Isso nos leva a crer que a presença de arsênio onde deveria haver fósforo provoca uma alteração na estrutura molecular. Os efeitos de tal alteração dependem de outros fatores mas, normalmente, gera uma instabilidade que deixa a molécula mais fraca, como nos é ensinado pela Química Orgânica.

Muito bem… O que torna a bactéria GFAJ-1 uma nova forma de vida? A resposta é simples: enquanto todos os seres vivos conhecidos são construídos usando, principalmente, seis elementos químicos essenciais – carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre -, a bactéria em questão substitui completamente o fósforo por arsênio, inclusive no arcabouço de seu DNA.

O fósforo na molécula de DNA.

Na estrutura da molécula de DNA, o fosfato é responsável pela conexão entre as pentoses de dois nucleotídeos, fazendo parte do “corrimão” da grande “escada” torcida que atua como material genético da maioria dos organismos vivos.

Na GFAJ-1, cada átomo de fósforo é substituído por um átomo de arsênio na mesma posição. Desconfiou-se dessa possibilidade quando os pesquisadores observaram um comportamento anômalo durante a eletroforese do DNA, que se deslocou no gel de forma completamente inesperada e nova.

Ainda não se sabe exatamente o quanto de alteração existe na estrutura geral da molécula, nem se as bases nitrogenadas são as mesmas das demais espécies. Essas respostas só serão possíveis após a determinação do arranjo tridimensional dos átomos e do sequenciamento do genoma da bactéria.

Extrapolando essas observações, somos levados a imaginar outras situações em que poderia ser encontrada a troca P − As:

• nas vias energéticas da célula; em vez de ATP/ADP, haveria ATAs/ADAs?
• na estrutura das membranas celulares. Em todos os seres vivos dotados de membranas, estas apresentam uma bicamada de fosfolipídios; teria essa bactéria uma bicamada de arsenolipídios?

As perguntas ainda são muitas, mas os estudos apenas começaram. As consequências dessa descoberta também ainda precisam ser compreendidas. Imediatamente temos, por exemplo, o aumento de possibilidades na busca de vida alienígena, já que podemos, agora, procurar outros tipos de organismos que fogem ao padrão previamente estabelecido. Além disso, o fato do arsênio poder integrar a estrutura de um organismo aumenta o número de mundos candidatos a abrigar vida, pois isso altera nosso conceito de condições de habitabilidade.

Enfim, essa descoberta vem, no mínimo, provar que ainda temos muito que compreender a respeito do fenômeno vida, e que a pesquisa biológica, por mais avançada que seja, está apenas engatinhando.