Quando a missão OSIRIS-REx da NASA devolveu material do asteróide Bennu em 2023, os cientistas confirmaram que as rochas com 4,6 mil milhões de anos continham aminoácidos, que tornam a vida possível. Os aminoácidos são responsáveis pela construção de proteínas e peptídeos no DNA e são fundamentais para quase todos os processos biológicos. O que não estava claro era como essas moléculas se formaram no espaço.
Uma nova pesquisa liderada por cientistas da Penn State sugere que pelo menos alguns dos aminoácidos do universo podem ter se originado em condições extremamente frias e radioativas no início do sistema solar. Os resultados foram divulgados em 9 de fevereiro Anais da Academia Nacional de Ciências.
De acordo com a equipa, as assinaturas químicas nas amostras de Bennu indicam que estes aminoácidos provavelmente se formaram através de um processo diferente do que os cientistas tradicionalmente supunham, e sob condições muito mais adversas do que o esperado.
“Nossos resultados invertem o roteiro de como normalmente pensávamos em produzir aminoácidos em asteróides”, disse Alison Baczynski, professora assistente de pesquisa de geociências na Penn State e co-autora principal do artigo. “Parece agora que existem muitas condições sob as quais estes blocos de construção da vida podem se formar, não apenas água líquida quente. A nossa análise mostra que há muito mais diversidade nas vias e condições sob as quais estes aminoácidos podem se formar.”
A análise isotópica revela a origem da glicina
Os pesquisadores trabalharam com pequenas quantidades de material Bennu, aproximadamente do tamanho de uma colher de chá. Usando instrumentos especialmente adaptados, eles mediram isótopos, que são pequenas diferenças nas massas dos átomos. Estas mudanças sutis podem revelar como e onde a molécula foi formada.
A equipe se concentrou no aminoácido mais simples, a glicina. 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 essenciais nos organismos vivos, desde a construção de células até a realização de reações químicas.
Como a glicina pode se formar sob uma variedade de condições químicas, os cientistas costumam usá-la como um marcador para a química pré-biótica inicial. A sua presença em asteróides e cometas apoia a ideia de que algumas das matérias-primas para a vida foram criadas no espaço e posteriormente entregues à Terra.
Desafiando a teoria da água quente
Por muitos anos, a principal explicação de como a glicina foi formada foi um processo conhecido como síntese de Strecker. Nesta reação, cianeto de hidrogênio, amônia e aldeído ou cetona se combinam em água líquida. Esse modelo sugeria aminoácidos formados em um 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 pode ter-se formado não em água líquida quente, mas em gelo congelado exposto à radiação nas regiões exteriores do jovem sistema solar.
“Aqui na Penn State, modificamos instrumentos que nos permitem fazer medições isotópicas em compostos orgânicos de abundância realmente baixa, como a glicina”, disse Baczynski. “Sem os avanços tecnológicos e o investimento em equipamentos especializados, nunca teríamos feito esta descoberta”.
Comparando Bennu com o meteorito Murchison
Os cientistas há muito estudam aminoácidos em meteoritos ricos em carbono, incluindo o conhecido meteorito Murchison que caiu na Austrália em 1969. Para entender melhor a química de Bennu, a equipe da Penn State comparou seus aminoácidos aos meteoritos encontrados em Murchison.
A comparação revelou diferenças importantes. Os aminoácidos de Murchison parecem ter-se formado num ambiente que incluía água líquida e temperaturas moderadas. Tais condições podem ter existido em núcleos de meteoritos e também estavam presentes na Terra primitiva.
“Uma das razões pelas quais os aminoácidos são tão importantes é que pensamos que eles desempenharam um grande papel na forma como a vida começou na Terra”, disse a co-autora Ophelie McIntosh, pesquisadora de pós-doutorado no Departamento de Geociências da Penn State. “Uma das verdadeiras surpresas é que os aminoácidos de Bennu mostram um padrão isotópico muito diferente do de Murchison, e estes resultados sugerem que os corpos principais de Bennu e Murchison provavelmente se originaram em regiões quimicamente distintas do Sistema Solar.”
Novas questões sobre moléculas de imagem espelhada
O estudo também encontrou um resultado surpreendente. Os aminoácidos existem em duas formas de imagem espelhada, canhotos e destros. Os cientistas esperavam anteriormente que estas formas emparelhadas partilhassem a mesma assinatura isotópica.
Mas nas amostras de Bennu, as duas versões espelhadas do ácido glutâmico têm valores de nitrogênio dramaticamente diferentes. Ainda não se sabe por que formas espelhadas quimicamente idênticas exibiriam assinaturas de nitrogênio tão diferentes, e os pesquisadores planejam investigar mais a fundo.
“Temos mais perguntas do que respostas neste momento”, disse Baczynski. “Esperamos poder continuar a analisar uma série de meteoritos diferentes para observar os seus aminoácidos. Queremos saber se continuam a parecer-se com Murchison e Bennu, ou talvez haja mais diversidade em condições e caminhos que possam criar os blocos de construção da vida.”
Outros coautores da Penn State são Mila Matney, doutoranda em geociências; Christopher House, professor de geociências; e Kathryn Freeman, professora de geociências da Universidade Ivan Pugh na Penn State.
Outros autores do artigo são Daniel Simkas e Hannah McLain, do Centro de Pesquisa e Exploração em Ciência e Tecnologia Espacial (CRESST) do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland; Jason P. Dworkin, Daniel P. Glavin e Jamie E. Elsilla da Divisão de Exploração do Sistema Solar Goddard da NASA; e Harold C. Conley Jr. da Rowan University, Museu Americano de História Natural, e Dante S. Loretta do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona e do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona.
