Quando a missão OSIRIS-REx da NASA devolve material do asteróide Bennu em 2023, os cientistas confirmam que estas rochas com 4,6 mil milhões de anos contêm aminoácidos, moléculas essenciais que tornam a vida possível. Os aminoácidos são responsáveis pela construção de proteínas e peptídeos no DNA e estão no centro de quase todos os processos biológicos. O que ainda não está claro é como essas moléculas se formaram no espaço.
Uma nova pesquisa liderada por cientistas da Penn State sugere que pelo menos alguns dos aminoácidos de Bennu podem ter se originado nas condições extremamente frias e radioativas dos estágios iniciais do sistema solar. As descobertas foram publicadas na edição de 9 de fevereiro da revista Anais da Academia Nacional de Ciências.
A equipa diz que as assinaturas químicas nas amostras de Bennu sugerem que os aminoácidos podem ter sido formados de forma diferente do que os cientistas tradicionalmente supunham, e sob condições muito mais adversas do que o esperado.
“Os nossos resultados contrariam o que geralmente pensávamos sobre como os aminoácidos se formavam nos asteróides,” disse Allison Baczynski, professora assistente de investigação de ciências da terra na Penn State e co-autora principal do artigo. “Parece agora que estes blocos de construção da vida podem formar-se sob muitas condições, não apenas na presença de água líquida quente. A nossa análise mostra que há uma maior diversidade nas vias e condições sob as quais estes aminoácidos são formados.”
Análise isotópica revela origem da glicina
Os pesquisadores usaram uma pequena quantidade de material Bennu, aproximadamente do tamanho de uma colher de chá. Utilizando instrumentos especialmente adaptados, mediram os isótopos, as pequenas diferenças nas massas atómicas. Estas mudanças sutis podem revelar como e onde as moléculas são formadas.
A equipe se concentrou na glicina, o aminoácido mais simples. A glicina é uma pequena molécula de dois carbonos que desempenha um papel fundamental na biologia. Os aminoácidos estão ligados em cadeias para formar proteínas, que desempenham quase todas as funções básicas de um organismo, 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 da química de origem do início da vida. A sua presença em asteróides e cometas apoia a ideia de que algumas das matérias-primas para a vida foram criadas no espaço e depois transportadas para a Terra.
Desafiando a teoria da água quente
Por muitos anos, a principal explicação de como a glicina foi formada foi um processo denominado síntese de Strecker. Nesta reação, cianeto de hidrogênio, amônia e um aldeído ou cetona são combinados em água líquida. Este modelo mostra que os aminoácidos são formados num ambiente relativamente ameno e rico em água.
No entanto, a evidência isotópica de Bennu aponta numa direção diferente. Os dados sugerem que a sua glicina provavelmente não se formou em água líquida quente, mas em gelo congelado exposto à radiação nas regiões exteriores do jovem sistema solar.
“Na Penn State, melhoramos a instrumentação que nos permite realizar medições isotópicas de compostos orgânicos de abundância muito baixa, como a glicina”, disse Basinski. “Sem os avanços tecnológicos e o investimento em instrumentação especializada, nunca teríamos feito esta descoberta”.
Comparação dos meteoritos Bennu e Murchison
Os cientistas há muito estudam aminoácidos em meteoritos ricos em carbono, incluindo o famoso meteorito Murchison que caiu na Austrália em 1969. Para entender melhor a composição química de Bennu, a equipe da Penn State comparou seus aminoácidos aos encontrados no meteorito Murchison.
A comparação revela diferenças importantes. Os aminoácidos em Murchison parecem ser formados em um ambiente de água líquida e temperaturas moderadas. Tais condições podem ter existido no corpo original do meteorito, bem como na Terra primitiva.
“Uma das razões pelas quais os aminoácidos são tão importantes é porque pensamos que eles desempenharam um papel importante na origem da vida na Terra”, disse Ophélie McIntosh, investigadora de pós-doutoramento no Departamento de Ciências da Terra da Penn State e co-autora principal do artigo. “O que é realmente surpreendente é que os aminoácidos de Bennu mostram padrões isotópicos muito diferentes dos aminoácidos de Murchison, e estes resultados sugerem que os corpos parentais de Bennu e Murchison podem ter se originado em regiões quimicamente diferentes do sistema solar.”
Novas questões sobre moléculas de imagem espelhada
O estudo também encontrou um resultado intrigante. Os aminoácidos existem em duas formas espelhadas, semelhantes às mãos esquerda e direita. Anteriormente, os cientistas esperavam que estas formas emparelhadas tivessem a mesma assinatura isotópica.
Na amostra de Bennu, entretanto, as duas versões espelhadas do glutamato contêm valores de nitrogênio muito diferentes. Por que espelhos com a mesma composição química exibem assinaturas de nitrogênio tão diferentes permanece desconhecido, e os pesquisadores planejam investigar mais a fundo.
“Temos mais perguntas do que respostas neste momento”, disse Basinski. “Esperamos continuar a analisar uma série de meteoritos diferentes e observar os seus aminoácidos. Queremos saber se ainda são como os meteoritos Murchison e Bennu, ou talvez haja mais diversidade nas condições e caminhos que criaram os blocos de construção da vida.”
Outros coautores da Penn State incluem Mila Matney, estudante de doutorado em ciências da terra; Christopher House, professor de ciências da terra; e Katherine Freeman, professora Evan Pew de ciências da terra na Penn State.
Outros autores do artigo incluem Danielle Simkus e Hannah McLain do Centro de Pesquisa e Exploração de 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 Dante S. Lauretta da Rowan University, do Museu Americano de História Natural e da Universidade do Arizona e do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona.
