Substâncias químicas realistas podem conter o segredo da origem da vida
Os estudos da origem da vida sempre se concentraram em um conjunto de ambientes estritos que poderiam dar origem à vida. Ante-vida abre novas possibilidades.
- Desde o experimento de Miller-Urey de 1952, a pesquisa sobre a origem da vida tem se concentrado em que tipo de ambiente poderia ter dado origem à bioquímica.
- Novas pesquisas encorajam uma mudança para as qualidades de “ante-vida” – isto é, sistemas não vivos que se comportam de maneira “viável” que mantém e otimiza sua existência.
- Um foco nos sistemas ante-vida pode ajudar os pesquisadores a escapar das restrições inerentes à origem dos estudos da vida.
A origem da vida é uma das questões mais antigas, importantes e controversas da ciência. Como um monte de produtos químicos de alguma forma se combinam para criar um agente vivo e autônomo? Embora certos aspectos desse problema, chamados abiogênese , foram desenvolvidos décadas atrás, a questão central permanece sem resposta.
Resolver a origem da vida é essencial – não apenas para entender a história da Terra, mas também para responder à maior de todas as questões científicas: estamos sozinhos? Um artigo recente oferece um relato diferente da visão padrão vista nos estudos de origem dos estudos de vida. Ao aumentar a questão de ante-vida e o conceito-chave de viabilidade, pode nos oferecer uma nova maneira de entender a própria vida.
Terra primitiva em um tubo de ensaio
Desde o brilhante em 1952, os estudos da origem da vida têm se concentrado no papel crítico que o ambiente desempenhou no início da vida. Esse foco remonta aos estudos pioneiros de J.B.S. Haldane e Alexander Oparin na década de 1920. A ideia é que a abiogênese ocorre quando um ambiente como uma poça de água quente na Terra primitiva permite que os produtos químicos precursores da vida se reúnam e depois se combinem. Se você conseguir reunir todos os elementos básicos da bioquímica no mesmo lugar e deixá-los rodar por tempo suficiente, eles devem se combinar em uma forma que começa a se auto-replicar, uma característica crítica da vida. Em 1952, dois químicos da Universidade de Chicago fizeram exatamente isso. Quando Stanley Miller e Harold Urey simularam uma versão da Terra primitiva em um tubo de ensaio, eles descobriram que os aminoácidos, os blocos de construção das proteínas, eram fáceis de criar.
O sucesso do experimento de Miller-Urey levou os cientistas a se perguntarem qual tipo de ambiente era melhor para fazer a bioquímica funcionar. Alguns pesquisadores se concentraram em argilas em águas rasas. Outros se concentraram em ambientes gelados e muitos outros se concentraram em fontes termais do fundo do mar. Os argumentos sempre giravam em torno de por que cada ambiente seria melhor para construir os precursores moleculares da vida e permitir que eles colidissem o suficiente para montar aleatoriamente as primeiras moléculas replicadoras. Uma vez que as moléculas replicadoras aparecem, elas se replicam – preenchendo o ambiente e, eventualmente, sofrendo mutações que podem se tornar darwinianas. evolução iniciado.
Sobrevivência antes da própria vida
É uma grande história, e muitos insights poderosos vieram dela. Mas em um artigo recente chamado “ Comportamento e Origem dos Organismos ”, o principal autor Matthew Egbert e seus colegas oferecem um tipo diferente de história – uma história de vida anterior.
O “ante” na proposta do jornal significa antecedente . O que a equipe quer que nos concentremos é a existência de sistemas físicos e químicos que mostram comportamentos intrigantemente realistas. Entre eles estão alguns sistemas que o informação semântica grupo dos quais sou membro planeja focar, precisamente para olhar para seus tipos de atividades “quase vitalícias”.
Um exemplo específico de um modelo de sistema pré-vida vem no que é chamado pontos de difusão de reação (também conhecido como modelo Grey-Scott ). Isso acontece quando o produto químico A atua como um catalisador, transformando o produto químico B em mais de si mesmo. Ambos os produtos químicos podem se difundir, ou seja, se houver uma alta concentração de A ou B em alguma região do espaço, eles tendem a se dispersar lentamente, como o chá de um saquinho de chá em água quente. O incrível desse sistema é que as reações entre eles tenderão a formar pontos altamente concentrados dos produtos químicos. Padrões mais complexos do que apenas pontos são possíveis, como anéis ou espirais. O que realmente importa é que, se você alterar a concentração do produto químico de fundo B, os padrões se moverão. As manchas mudarão suas posições de forma a otimizar a existência dos produtos químicos.
Os autores do artigo fornecem vários exemplos de sistemas como esses que não estão nem perto de estarem vivos, mas ainda assim mostram o que os autores chamam de comportamento baseado em viabilidade. Os sistemas mudarão de estado - o que significa que eles se moverão - de maneira a garantir sua própria continuação. O movimento permite a existência continuada.
Como surgiu a agência?
Claro, não há intenção aqui. O movimento – ou o que nós, físicos, chamamos de dinâmica – é todo definido pela física ou química dos sistemas. Mas para Egbert e seus co-autores, esses sistemas podem oferecer uma nova maneira poderosa de pensar sobre como a vida emerge da não-vida. A visão tradicional centrada no ambiente sobre a origem da vida impõe restrições significativas aos ambientes que projeta. Há uma qualidade Goldilocks neles. Eles devem oferecer as condições certas, possivelmente por um longo tempo, para permitir que a vida comece. Ao focar nos comportamentos baseados na viabilidade dos sistemas ante-vida, os autores do artigo propõem outra rota para o surgimento da vida que não impõe tais restrições estritas. Como os autores colocam em sua conclusão:
“[E]speculamos que, em vez de envolver uma transição da evolução da química para a evolução dos organismos, a origem da vida pode ter envolvido desde o início entidades biológicas que executam comportamentos baseados na viabilidade (como os exemplos apresentados acima), e que esses 'ante -organismos' tornaram-se mais evoluíveis ao longo do tempo. Mas mesmo que essa ideia radical não seja atraente para o leitor, os comportamentos baseados na viabilidade e seus benefícios ainda podem ter desempenhado papéis significativos nos primeiros estágios da evolução da vida, permitindo que as primeiras formas de vida se adaptassem às mudanças em seu ambiente e às mudanças. em sua própria operação interna”.
O que é mais interessante para mim, dado nosso trabalho em informação semântica, é como essa visão também pode fornecer pistas para a origem da agência e da autonomia que são as marcas da vida. A viabilidade é fundamental para a definição de significado em nossas visões de informação semântica. Para a vida, a informação é a “diferença que faz a diferença”. Talvez os sistemas pré-vida possam nos mostrar como essa qualidade emerge.
Não importa aonde nos levem as sugestões de Egbert e colaboradores, elas destacam a importância de uma visão sistêmica quando pensamos sobre a emergência da complexidade no mundo. Para entender como as partes se somam, talvez devamos primeiro olhar para o todo.
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