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, moléculas essenciais 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. Ainda não está claro 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 formado nas condições muito frias e radioativas dos primeiros estágios do sistema solar. As descobertas foram publicadas em 9 de fevereiro Anais da Academia Nacional de Ciências.
Segundo a equipa, as assinaturas químicas nas amostras de Bennu indicam que estes aminoácidos provavelmente se formaram através de processos diferentes daqueles tradicionalmente pensados pelos cientistas, e sob condições muito mais adversas do que o esperado.
“Os nossos resultados invertem a forma como tradicionalmente pensávamos que os aminoácidos se formavam nos asteróides,” disse Alison Bachynski, professora associada de ciências geográficas na Penn State e uma das principais autoras do artigo. “Parece agora que existem muitas condições nas quais estes blocos de construção da vida podem se formar, não apenas na presença de água líquida quente. A nossa análise mostrou que existe uma variedade muito maior de vias e condições nas quais estes aminoácidos podem ser formados.”
Análise isotópica mostra a origem da glicina
Os pesquisadores trabalharam com uma pequena quantidade de material Bennu, do tamanho de uma colher de chá. Usando instrumentos especialmente adaptados, eles mediram isótopos, que são pequenas diferenças na massa dos átomos. Estas variações sutis podem revelar como e onde as moléculas foram 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 unem-se em cadeias para formar proteínas que desempenham quase todas as funções principais nos organismos vivos, desde a construção de células até reações químicas.
Como a glicina pode ser formada 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 trazidas para a Terra.
Desafiando a teoria da água quente
Durante 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 aldeídos ou cetonas combinam-se em água líquida. Este modelo sugere que os aminoácidos se formam em um ambiente relativamente ameno e rico em água.
A evidência isotópica de Bennu, contudo, aponta numa direcção diferente. Os dados mostram que a sua glicina não poderia ter-se formado em água líquida quente, mas sim em gelo congelado exposto à radiação nas regiões exteriores do jovem sistema solar.
“Aqui na Pensilvânia, modificamos instrumentos que nos permitem fazer medições isotópicas de níveis realmente baixos de compostos orgânicos como a glicina”, disse Bachynski. “Sem os avanços tecnológicos e o investimento em instrumentação especializada, nunca teríamos feito esta descoberta”.
Comparação de 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 compreender melhor a química de Bennu, a equipa da Penn State comparou os seus aminoácidos com os encontrados em Murchison.
A comparação revelou diferenças importantes. Os aminoácidos de Murchison parecem ter se formado em um ambiente que incluía água líquida e temperaturas moderadas. Tais condições podem ter existido no corpo original do meteorito 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 na Terra começou”, disse Aphelie McIntosh, pós-doutoranda no Departamento de Ciências Geológicas da Penn State e uma das principais autoras do artigo. “A verdadeira surpresa é que os aminoácidos em Bennu mostram um padrão isotópico muito diferente do de Murchison, e estes resultados sugerem que os corpos parentais de Bennu e Murchison provavelmente ocorreram em regiões quimicamente diferentes do Sistema Solar.”
Novas questões sobre moléculas espelho
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.
Nas amostras de Bennu, no entanto, as duas versões espelhadas do ácido glutâmico contêm quantidades dramaticamente diferentes de nitrogênio. Ainda não se sabe por que formas de espelhos quimicamente idênticas exibiriam assinaturas de nitrogênio tão diferentes, e os pesquisadores planejam investigar mais a fundo.
“Agora temos mais perguntas do que respostas”, disse Bachynski. “Esperamos poder continuar a analisar diferentes meteoritos para observar os seus aminoácidos. Queremos saber se continuam a parecer-se com Murchison e Bennu, ou se talvez haja uma variedade ainda maior de condições e caminhos que possam criar os blocos de construção da vida.”
Outros coautores da Penn State são Mila Matney, Ph.D., geografia; Christopher House, professor de ciências geofísicas; e Kathryn Freeman, professora de ciências geológicas na Universidade Evan Pugh, na Pensilvânia.
Outros autores do artigo são Danielle Simkus e Hannah McLain do Centro de Pesquisa e Estudos 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. Elcillo da Divisão de Pesquisa do Sistema Solar Goddard da NASA; e Harold K. Connolly Jr. da Rowan University, do Museu Americano de História Natural e do Laboratório Planetário Lunar da Universidade do Arizona, e Dante S. Lauretta do Laboratório Planetário Lunar da Universidade do Arizona.
