Como os aminoácidos, um dos principais blocos de construção da vida, foram formados antes da origem da vida na Terra? — Strong The One

Os planetesimais que se formaram longe o suficiente do sol também continham grandes quantidades de gelo. O gelo consistia em água e outros compostos voláteis, como monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂), metanol (CH₃OH) e amônia (NH₃), bem como muitos outros compostos orgânicos, provavelmente incluindo alguns aminoácidos. Eventualmente, o gelo derreteu devido à presença de material radioativo que aqueceu os corpos. Este período de água líquida (denominado alteração aquosa) permitiu que muitas reações ocorressem, incluindo a síntese de Strecker e reações do tipo Formose, resultando na produção de novo material orgânico, incluindo aminoácidos. O mesmo processo também mudou os materiais rochosos de seus minerais originais para novos minerais secundários, como filossilicatos, carbonatos, Fe-óxidos e Fe-sulfetos.

Depois de vários milhões de anos, os planetesimais começaram a congelar, à medida que o material radioativo se esgotava. Mais tarde, colisões catastróficas e interação com os planetas do sistema solar quebraram os grandes corpos e enviaram seus fragmentos de asteroides e cometas para perto da Terra. Outros eventos de impacto entregaram fragmentos desses asteróides e cometas à superfície da Terra, fornecendo à Terra grandes quantidades de material orgânico, incluindo aminoácidos, ao longo de sua história.

Os aminoácidos estão dentro de todos os seres vivos na Terra, sendo os blocos de construção das proteínas. As proteínas são essenciais para muitos processos nos organismos vivos, incluindo reações catalisadas (enzimas), replicação de material genético (ribossomos), transporte de moléculas (proteínas de transporte) e fornecimento de uma estrutura para células e organismos (por exemplo, colágeno). Portanto, os aminoácidos teriam sido necessários em quantidades significativas na região onde a vida começou na Terra.

Trabalhos anteriores identificaram uma série de configurações possíveis tanto na Terra Primitiva quanto em ambientes extraterrestres que podem formar aminoácidos. Curiosamente, a maioria dos aminoácidos apresenta pelo menos duas formas, cujas estruturas representam imagens espelhadas umas das outras, semelhantes às mãos humanas. Consequentemente, estes são muitas vezes referidos como os isómeros ópticos destros ou canhotos. Uma característica interessante da vida na Terra é que ela usa um tipo particular de aminoácidos em suas proteínas, o isômero óptico canhoto. Atualmente, apenas uma certa classe de meteoritos (condritos carbonáceos) é conhecida por conter excessos de isômeros ópticos canhotos, o que leva à ideia de que os aminoácidos usados ​​pela vida podem ter se originado desses meteoritos. Apesar disso, os aminoácidos nos meteoritos podem ter se formado antes de sua incorporação aos meteoritos ou depois que os meteoritos já haviam se formado.

Aqui, uma equipe de cientistas analisou vários fragmentos do asteróide Ryugu e calculou a abundância de aminoácidos dentro deles. A abundância das fases minerais dentro das partículas já havia sido relatada em outra publicação, o que permitiu uma comparação entre a abundância de aminoácidos e minerais. Verificou-se que uma partícula (A0022) continha uma alta abundância de um aminoácido incomum em materiais extraterrestres, chamado dimetilglicina (DMG), enquanto a outra partícula (C0008) não continha esse aminoácido acima do limite de detecção. Enquanto isso, a abundância do aminoácido glicina foi menor em A0022 em comparação com C0008, enquanto a abundância de β-alanina mostrou a tendência oposta. Consequentemente, a proporção de β-alanina para glicina foi maior para A0022 do que para C0008. Esta proporção foi mostrada anteriormente como um indicativo da extensão da alteração aquosa operando em planetesimais. Assim, foi hipotetizado que alguma reação relacionada a níveis mais elevados de alteração aquosa em A0022 pode explicar a alta abundância de DMG nesta partícula, em comparação com C0008.

Como tal, as fases minerais foram examinadas para ver se há alguma evidência adicional de qual reação pode estar causando as diferentes abundâncias de aminoácidos entre as partículas de Ryugu. Verificou-se que a abundância de minerais secundários (formados após alteração aquosa), incluindo carbonato, magnetita e Fe-sulfetos, foi maior em A0022 do que em C0008. Em particular, a alta abundância de carbonato apontou para uma maior quantidade de CO ou CO2 na região do planetesimal onde A0022 foi alterado, em comparação com C0008. Em conjunto com a evidência de alteração aquosa mais intensa da proporção de β-alanina para glicina, isso indicou que mais gelo em geral pode ter estado presente no precursor de A0022 do que em C0008.

Uma maneira de produzir DMG comercialmente, um nutriente importante para os seres humanos, é através da reação de Eschweiler-Clarke. Esta reação requer a interação da glicina com ácido fórmico e formaldeído em água e também produz CO₂. Glicina, formaldeído e ácido fórmico são todos encontrados em cometas e, portanto, espera-se que estejam presentes nos precursores planetesimais de asteroides. Portanto, se a reação de Eschweiler-Clarke ocorreu durante a alteração aquosa dentro do precursor de A0022, então isso poderia explicar o alto nível de DMG e menor abundância de glicina nesta partícula, em comparação com C0008. Além disso, o CO₂ produzido poderia ter contribuído ainda mais para a formação de carbonatos em A0022.

No geral, as descobertas do estudo indicam que pequenas diferenças nas condições presentes durante a alteração aquosa nos planetesimais podem ter grandes efeitos nas abundâncias finais de aminoácidos. Alguns aminoácidos podem ser destruídos e outros criados e isso, por sua vez, afetará a disponibilidade de aminoácidos na origem da vida na Terra.