A X São Paulo Research Conference vai reunir especialistas de áreas tão distintas quanto a astronomia, a cosmologia, a astrofísica, a química orgânica e a bioquímica, a biologia celular e molecular, para discutirem os pontos de vistas modernos, bem controversos, sobre as Origens da Vida.
No dia 26 de janeiro de 2008, eu recebi o último artigo de Leslie Orgel sobre a questão da origem da vida que poderia muito bem ser jocosamente intitulado: “Porcos não voam, e a vida não é o abracadbra do acaso e da necessidade”.
Leslie E. Orgel, pesquisador par excellence da origem da vida, faleceu em outubro de 2007, trabalhava no Salk Institute for Biological Studies [Instituto Salk de Estudos Biológicos]. Junto com Stanley Miller, famoso pela sua experiência nos anos 1950s que produziu apenas alguns aminoácidos, mas que foi incensada pela Nomenklatura científica e pela Grande Mídia como sendo a explicação plausível para a origem da vida, Orgel escreveu o livro Origins of Life on the Earth [Origens da Vida na Terra] (1973). Como cientista, Orgel trabalhou na área por décadas e conhecia muito bem todas as abordagens sobre a origem da vida.Gerald Joyce [Scripps Institute] escreveu uma eulogia para Orgel na revista Nature em dezembro de 2007:
“Embora Orgel fosse um teórico, ele sempre exigiu que a teoria fosse sujeita a rigorosa validação experimental. Isso, ele percebeu, era especialmente verdade no campo das origens da vida, onde as teorias abundam em números e os fatos estão em falta.”
Estas palavras de Joyce vão reverberar dramaticamente no artigo devastador de Orgel criticando a rota do ciclo metabólico para a origem da vida recém-publicado postumamente na plos Biology de 22 de janeiro de 2008. A idéia que se ganha é a de que Orgel estava trabalhando neste artigo quando morreu.
Depois que eu li en passant o artigo de Orgel, eu não tenho boas notícias para dar aos pesquisadores da origem da vida: vocês não vão ficar nada encorajados no último artigo e testamento científicos de Orgel. Nós devemos ler este artigo cum granum salis, pois vem de alguém que gastou toda a sua vida acadêmica trabalhando e pensando sobre a evolução química.
O artigo é intitulado “The Implausibility of Metabolic Cycles on the Prebiotic Earth” [A implausibilidade dos ciclos metabólicos na Terra prébiótica]. O cabeçalho afirma “neste artigo, a contribuição final de sua carreira científica, Leslie Orgel explora as dificuldades severas que surgem quando estas propostas são escrutinizadas do ponto de vista da plausibilidade química.”
Nos anos 1990s a pesquisa sobre a origem da vida se bifurcou em duas abordagens discrepantes. A abordagem “genética” (Stanley Miller, Leslie Orgel, Jeffrey Bada, Steven Benner e outros cientistas) procurava macromoléculas prebióticas capazes de transportar informação genética: DNA, RNA, PNA, TNA e outras candidatas.
A abordagem mais nova, a “metabólica” é menos ambiciosa da expectativa desses polímeros complexos surgirem naturalmente. Este grupo propõe ciclos auto-sustentadores de elementos químicos mais simples que podem surgir para serem “cooptados” mais tarde pelo RNA armazenando informação e pelo DNA (Gunter Wachterschauser, Michael Russell, Harold Morowitz, Stuart Kauffman, e Robert Shapiro).
O que é interessante aqui no artigo de Orgel é que alguém poderia esperar que ele fosse ser parcial com a escola genética, mas as suas críticas finais da área são amplas o suficiente para levantar sérias preocupações sobre a capacidade dos processos naturais produzirem a vida por qualquer método. Se nós combinarmos este artigo com a crítica devastadora de Shapiro das abordagens genéticas ano passado, a idéia que alguém tem os dois grupos se degladiaram e receberam golpes mortais, caindo as duas juntas porque não passaram no contexto da justificação teórica.
Orgel não rejeitava completamente a abordagem metabólica em bases teóricas. Na verdade, ele afirmou no artigo, “Se os ciclos complexos análogos aos ciclos metabólicos pudessem ter operado na Terra primitiva, antes do aparecimento das enzimas ou outros polímeros informacionais, muitos dos obstáculos para a construção de um cenário plausível para a origem da vida desapareceria.”
Nós não devemos enxergar obstinação de Orgel nesta questão. Sem dúvida que ele daria boas vindas a tal descoberta. O que incomodava Orgel é a implausibilidade dos cenários metabólicos que, para ele, tornava-os inúteis no mundo real. Para Orgel, os cenários não podem ser meramente engenhosos e imaginativos: eles precisam obedecer as leis da química e devem ser experimentalmente demonstráveis.
Feyerabend se fosse vivo iria gostar do texto de Orgel: está disponível para a livre leitura pelo público. Orgel declarou, “O propósito principal deste ensaio é examinar a plausiblidade destes e de alguns ciclos não-enzimáticos hipoteticamente relacionados. Poderiam as moléculas prebióticas e catalizadores terem plausivelmente os atributos que devem ser designados a ele a fim de tornar a auto-organização dos ciclos possível?”
Aqui eu estou dependendo de alguém com muito mais conhecimentos do que eu em química para tentar destrinchar o jargão [nem sempre segui suas sugestões] e decifrar as principais críticas de Orgel:
1. O “poderia” somente não basta: “Deve ser reconhecido que a avaliação da exequibilidade de qualquer ciclo prebiótico particular proposto deve depender em argumentos sobre a plausibilidade química, em vez de uma decisão sobre a possibilidade lógica.” Afirmar que uma reação química seja possível não significa que ela irá ocorrer alguma vez. Quais são os reagentes específicos? Quão eficientes eles são? Os pesquisadores apresentar idéias que são quimicamente plausíveis, não apenas possíveis.
2. “No papel” somente não basta: “é um ciclo catalítico no qual uma seqüência complicada de reações enzimáticas é usada para realizar indiretamente uma reação que parece simples no papel, mas não facilmente alcançada na prática.” Um pesquisador precisa pensar sobre os co-fatores químicos exigidos, e a possibilidade de reações cruzadas que causam danos, por exemplo, ou se as reações num ciclo são prováveis de agirem num espaço de tempo realístico.
3. “Tempo” não basta: Um ciclo metabólico numa Terra primitiva pode ter tido muitas eras mais extensas para trabalhar do que um químico num laboratório. “Contudo, a identificação de um ciclo de plausíveis reações prebióticas é um passo necessário, mas não é um passo suficiente para a formulação de um ciclo prebiótico auto-organizador plausível.”
4. Saída para a direita, oops, saída para esquerda, onde é a saída mesmo? Cada passo num ciclo metabólico precisa ser bastante eficiente para manter todo o ciclo funcionando. “O ciclo não poderia sobreviver se as reações laterais escoarem mais da metade dos componentes do ciclo irreversivelmente, porque então a concentração dos componentes do ciclo decairiam exponencialmente para zero.”
5. Elos mais fracos quebram a corrente: Um pesquisador pode ser capaz de propor que cada etapa num ciclo metabólico, digamos as 11 etapas no ciclo reverso do ácido cítrico, seja plausível num ambiente prebiótico. “Contudo, as reações não são independentes porque cada reação é direcionada para completude pelo uso de seus produtos como o input para a reação subseqüente do ciclo.”
6. Não se esqueçam da minha Caloi, oops, da termodinâmica: Porque as reações são reversíveis, é provável que o input de uma etapa será esvaziado. “Qualquer que seja o input original, alguém acabaria com uma mistura de equilíbrio, cuja composição é determinada pela termodinâmica.” O equilíbrio significa que você está imobilizado e nada mais acontecerá.
7. Nem todas as reações são criadas iguais: Orgel relaciona sete reações no ciclo reverso do ácido cítrico (um cenário popular para um cenário metabólico auto-organizante) que são completamente diferentes. “O ciclo reverso do ácido cítrico envolve um número de tipos fundamentalmente diferentes de transformações químicas”, disse ele; “No mínimo, seis atividades catalíticas diferentes teriam sido necessárias para completa o ciclo reverso do ácido cítrico.” O que isso exigiria: seis ambientes diferentes sobre a Terra primitiva? Isso “poderia ser argumentado, mas com plausibilidade questionável,” destacou ele.
8. Cuidado com os políticos, oops, ladrões: Reações laterais danosas são freqüentemente mais prováveis de ocorrer do que as desesjadas. Orgel dá exemplos, tais como as difícieis reações de carboxilação. “Esta reação moveria o material irreversivelmente do ciclo, de modo que alguém tem que postular um catalizador específico que faça a distinção entre o ácido sucínico e o málico.”
9. Inspetores são necessários: As enzimas biológicas em células vivas são as especialistas em discriminar entre os substratos similares. O mesmo não pode ser tido como certo num ambiente prebiótico: “Alguém precisa, portanto, postular catalizadores altamente específicos para estas reações. É provável que tais catalizadores possam ser construídos por um químico sintético competente, mas questionável que eles possam ser encontrados entre os minerais que ocorrem naturalmente ou moléculas orgânicas prebióticas.”
10. Somente minerais não bastam: Superfícies de argila e outros substratos têm sido ingredientes popularesem cenários do ciclo metabólico. As reações necessárias podem ocorrer nessas mesas de laboratório naturais, eles dizem. Orgel discute dois cenários principais. “Embora os detalhes das duas propostas sejam diferentes, a dificuldade de atingir todas as reações exigidas enquanto se evita todas as prováveis reações laterais parece no mínimo tão formidável” nas duas.
11. Acenar pra chamar a atenção não basta: Orgel critica uma proposta recente feita por Wachtershauser que descreve a auto-organização através da “reprodução metabólica, evolução, e herança pela resposta do ligante.” Palavras que exigem muita atenção. “Infelizmente, ele nunca explica, mesmo em resumo, como este mecanismo conduziria à síntese dos nucleotídeos de aminoacil conjugados que parece ser uma característica essencial da proposta.”
12. Formose só não basta: “O único ciclo que tem sido experimentalmente demonstrado é a envolvida na reação da formose — a polimerização do formoldeído para dar uma mistura notoriamente complexa de produtos, inclusive a ribose, o componente orgânico da backbone do RNA.” Bem, talvez este deva ser o caminho a ser explorado! Na verdade, os pesquisadores têm explorado este caminho desde que foi descoberto no século 19th. Seria este o Cálice Sagrado das teorias da origem da vida? Não exatamente; a mistura deve ser adicionada de certas impurezas para começar, e “apesar de alguns êxitos, ainda não é possível canalizar a reação formose de tal maneira que produza ribose em quantidade substancial.”
A ribose, é claro, é um dos produtos necessários, mas mais difíceis produtos do RNA para se imaginar formando na Terra prebiótica — especialmente na presença de água. Os ciclos esperançosos propostos, infelizmente, produzem um punhado de produtos de reação imprestável.
13. Não basta ser simples: Orgel tem uma seção intitulada “Cycles and the Evolution of Complexity” [Ciclos e a evolução da complexidade]. Faz de conta que um ciclo comece. Isso não significa que a complexidade evoluirá. “Um ciclo... não parece ser capaz de evoluir em qualquer maneira interessante sem se tornar mais complexo.” Os cenários que sugerem uma quantidade substancial de “conteúdo de informação” emergirá de de um ciclo simples, com macromoléculas genéticas vindo mais tarde para adicionar estabilidade, não mais do que “intuições” — não são esquemas que podem ser examinados criticamente.
14. Variação só não basta: Sugerir que uma mudança na temperatura ou na concentração seja uma forma de evolução é um trocadilho. Por exemplo, “alguém não poderia afirmar vantajosamente que a dependência da taxa de uma reação como a hidrólise de ésteres em condições de reação seja uma forma de evolução.” Em algum ponto você terá que adicionar complexidade ao quadro. “A evolução de qualquer complexidade adicional substancial de um ciclo, portanto, deve depender da aposição de mais seqüências de reação àquelas presentes no ciclo importante.”
15. A lei da diminiuição dos lucros: “Dada a dificuldade de se encontrar um conjunto de catalizadores que sejam suficientemente específicos para capacitarem o ciclo original, é difícil ver como que alguém poderia esperar encontrar um conjunto capaz de capacitar dois ou mais conjuntos.” Quanto mais você obtém do ciclo simples original, mais os problemas aumentam. Orgel ouviu um punhado de cenários sugeridos, nenhum deles “explica como que uma família de ciclos complexos interconectados capazes de evolução poderiam surgir ou porque ele seria estável.”
Em vários parágrafos detalhistas, Orgel desmantela a proposta matemática de Kauffman de um ciclo peptídeo. [2] Muito mais interessante, até parece que Orgel lia o meu blog, são alguns comentários airosos, cutucando as fraquezas do oponente:
Pela fé: A descoberta de um ciclo possível que evolua seria uma grande descoberta, mas...
“O que é essencial, portanto, é uma descrição detalhada razoável, que seja auspiciosamente apoiada por evidência experimental, de como uma família de ciclos capazes de evoluir possa operar. O esquema não deve fazer exigências absurdas sobre a eficiência e especificidade dos vários catalizadores gerados externa e internamente que devem estar envolvidos. Sem tal descrição, a aceitação da possibilidade de organizações cíclicas complexas não-enzimáticas que são capazes de evolução somente pode ser baseada pela fé, uma rota notoriamente perigosa para o progresso científico.”
Por design inteligente: Catatau, meu! Orgel falou que você consegue resultados experimentais fantásticos se você adicionar design inteligente à equação:
“Ghadiri e seus colaboradores demonstraram experimentalmente que ciclos peptídeos do tipo conjeturado pela teoria de Kauffman são possíveis. Eles primeiro demonstraram que os peptídeos do tamanho 32 que foram cuidadosamente planejados para se auto-associarem na formação de espirais estáveis irão facilitar a ligação das suas subseqüências de terminais N e C. Isto mostra que a auto-replicação de peptídeos é possível. Em trabalho posterior, eles demonstraram a auto-organização de redes de reações ligantes quando mais do que dois inputs de peptídeos cuidadosamente planejados são usados. Contudo, essas descobertas não podem apoiar a teoria de Kauffman a menos que a síntese prebiótica específica do 15mer e do 17mer input de peptídeos dos aminoácidos monoméricos possa ser explicada. Do contrário, as experiências de Ghadiri ilustram o ‘design inteligente’ de input de peptideos, e não a auto-organização espontânea de aminoácidos polimerizantes.
Design inteligente??? Esta palavra ‘shibolet’ maldita caindo nos ouvidos da Nomenklatura científica??? Vai ver Orgel teve uma recaída epistêmica antes de morrer... Mas ele realça sua posição: essas longas cadeias necessárias para os ciclos autocatalíticos se formam espontaneamente? Em vários parágrafos ele vai explicar por que não. Numa de suas pequenas respostas, Orgel invocou palavras que soam como o critério de Dembski da complexidade especificada que detecta design na natureza: “Claramente, a auto-organização exige catalização que não é somente suficientemente eficiente, mas também seqüencial- específica suficientemente.”
Orgel pausa para se maravilhar de como a vida faz o que faz:
“As propriedades catalizadoras das enzimas são impressionantes. Elas não somente aceleram as taxas de reação em muitas ordens de magnitude, mas elas também fazem a distinção entre substratos potenciais que diferem muito levemente em estrutura. Alguém esperaria uma diferenciação semelhante no potencial catalítico de peptíeos de tamanho 10 ou menos? A resposta é nitidamente “não”, e é esta conclusão que defintivamente solapa a teoria do ciclo peptídeo.”
Alguns parágrafos adiante, Orgel considera tentativas de consertar a teoria de Kauffman. Bem, tentar Orgel tentou: “Mesmo que se tal sistema exista, a sua relevância para a origem da vida não está clara”, disse ele impiedosamente. “Portanto, é improvável que a teoria de Kauffman descreva qualquer sistema relevante para origem da vida.”
No parágrafo conclusivo de seu artigo, Orgel estabelece as regras que todos os pesquisadores da origem da vida devem obedecer: numa frase, sejam realistas!
“Considerando-se a importância do tópico, é essencial submeter as propostas de metabolizadores ao mesmo tipo de exame e crítica detalhadas que têm sido corretamente aplicadas às teorias genéticas.” Orgel se refere aqui às críticas feitas por Shapiro. Pelo menos os teóricos de genéticas, como ele, têm “um corpo substancial de trabalho experimental” em seus currículos.
Orgel, sem dó nem piedade epistêmicas, enfia os dedos nos olhos dos contadores de ‘estórias da carochinha’:
“Quase todas as propostas de ciclos metabólicos hipotéticos têm reconhecido que cada uma das etapas envolvidas deve ocorrer rapidamente o suficiente para que o ciclo tenha êxito no tempo disponível para sua operação. É sempre assumido que esta condição é encontrada, mas em nenhum caso foram apresentados os argumentos persuassivos apoiando-a. Por que alguém deveria acreditar que um conjunto de minerais que são capazes de catalizar cada uma das muitas etapas do ciclo reverso do ácido cítrico estav presente em toda parte na Terra primitiva, ou que o ciclo misteriosamente se auto-organizou topograficamente numa superfície de metal sulfídeo? A falta de um background apoiador em química é até mais evidente em propostas em que os ciclos metabólicos podem evoluir em complexidade do tipo ‘parecido com a vida’. O desafio mais sério para os proponentes das teorias de ciclo metabólico — os problemas apresentados pela falta de especificidade da maioria dos catalizadores não-enzimáticos — não tem, em geral, sido apreciado. Se tem, ele tem sido ignorado. As teorias da origem da vida baseadas em ciclos metabólicos não podem ser justificadas pela inadequação de teorias competidoras: elas devem ficar em pé por si mesmas.”
Orgel tentou suavizar um pouco a barra dos ‘contadores de estórias da carochinha’ da origem da vida, oops teóricos e pesquisadores da origem da vida, suavizando seu discurso com sugestões tipo ‘notas promissórias epistêmicas’ de que ciclos plausíveis poderão ser desocbertos um dia, por exemplo, ao redor de eventos hidrotermais, e que esses merecem mais investigação. “É importante entender” contudo, “que o reconhecimento da possível importância de sínteses prebióticas que poderiam ocorrer hidrotermicamente não necessita de uma crença de sua capacidade de se auto-organizar.”
Nas suas últimas palavras no parágrafo final de seu artigo, Orgel generalizou em relação a todas as teorias da origem da vida. Vocês precisam de blocos construtores puro para obtenção de polímeros que possam replicar-se. Vocês precisam peneirar o bom do mal nas misturas complexas que resultam das experiências. “Nenhuma solução do problema da origem da vida será possível até que a lacuna entre os dois tipos de química estiver fechada.”
Depois, ele enunciou as palavras mais contundentes direcionadas para toda a comunidade de pesquisadores da origem da vida:
“A simplificação de produtos de misturas através da auto-organização das seqüências de reação orgânica, se cíclica ou não, ajudaria enormemente, como seria a descoberta de polímeros replicadores muito simples. Contudo, as soluções oferecidas pelos defensores dos cenários geneticista ou metabolista que são dependentes na química hipotética “se os porcos podem voar” são improváveis de ajudar.”
NOTAS:
1. Leslie E. Orgel, “The Implausibility of Metabolic Cycles on the Prebiotic Earth,” Public Library of Science: Biology , 6(1): e18, Jan 22, 2008, doi:10.1371/journal.pbio.0060018.
2. O modelo de Kauffman depende nos peptídeos crescerem até certo comprimento que possam autocatalizar-se. Orgel mostra que fatores adicionais que seriam exigidos, reduzindo a plausibilidade desta hipótese, que é mais matemática do que experimental. Kauffman interpreta mal a termodinâmica da formação de ligação de peptídeos. Ele acha que os aminoácidos serão abundantes e irão formar espontaneamente polipetídeos longos. Orgel reclama, “Na prática, isso não aconteceria.” Na verdade, a necessidade de agentes de junção se torna um problema para todas as teorias da origem da vida que dependem na formação de polipeptídeos ou polinucleotídeos. O problema “somente poderia ser evitado pela proposição de uma série de monômeros, como os aminoaldeídos, que polimerizam espontaneamente, mas a dificuldade de se encontrar uma síntese prebiótica de monômeros adequados então se torna severa.”
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NOTA DESTE BLOGGER:
Eu ouso fazer aqui uma predição: a Nomenklatura científica nem vai ligar para este último artigo de Orgel, e se ligar, vai tentar considerá-lo ‘espúrio’ na sua autoria. Orgel, RIP, você saiu desta de maneira honrosa que somente dignifica o cientista: a busca pela verdade e seguir as evidências aonde elas forem dar. Você deu um choque de realismo na comunidade de pesquisadores da origem da vida. Eu, um historiador de ciência em formação, não vejo nenhuma luz epistêmica no túnel.
O blog foi extenso, os leitores que me perdoem por isso, mas é que a teoria da evolução orgânica é um capítulo importante sobre o qual repousa toda a Weltanschauung evolucionária da Nomenklatura científica. Além de dar um sonante ‘cala boca’ nos autores de livros-texto de Biologia do ensino médio e superior [há 50 anos continuam apresentando a experiência de Urey-Miller desacreditada há muito tempo], e na Grande Mídia que veicula a questão extremamente complexa da origem da vida como se fosse coisa extremamente simples. Alguém uma linha sobre este importante e devastador de Orgel na Grande Mídia tupiniquim? Eu não vi. E olha que ela tece loas e boas sobre as publicações de livre acesso como o PLoS.
A figura dos cientistas e dos jornalistas diante do público não especializado é uma de grande respeito. O cientista falou, tá falado. Na imprensa, o chamado 4º. Poder, quando o jornalista fala, tá falado. Mas a relação incestuosa da Nomenklatura científica e a Grande Mídia são responsáveis em enganar o grande público dando a impressão que os cientistas já tinham resolvido a questão da origem da vida. Orgel desnuda tudo isso. E na sua reprimenda duríssima para os que desprezam a expressão proibida ‘design inteligente’, Orgel sentenciou: vocês podem especular sobre porcos voadores, mas não ousem afirmar que estão fazendo ciência.
Senhores, Orgel conclama aos cientistas um retorno à realidade e ao espírito baconiano de fazer ciência: perguntar à natureza e seguir as evidências aonde elas forem dar.
Alô MEC/SEMTEC/PNLEM : A partir deste artigo-ultimato de Orgel sobre a origem da vida, não permitam mais que as especulações da evolução orgânica de Oparin-Haldane e a experiência de Urey-Miller constem na abordagem da evolução em nossos livros didáticos como sendo o ‘consenso científico’. Essas teorias podem ter plausibilidade lógica, mas no contexto da justificação teórica a plausibilidade química não se apresenta. São apenas ‘just-so stories’ [estórias da carochinha].
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Sob os ombros de dois gigantes: um nos Estados Unidos e um renomado pesquisador em universidade pública no Brasil (membro do NBDI).
