Quando a missão OSIRIS-REx da NASA retornou material do asteroide Bennu em 2023, os cientistas confirmaram que as rochas de 4,6 bilhões de anos continham aminoácidos, as moléculas essenciais que tornam a vida possível. Os aminoácidos são responsáveis por construir proteínas e peptídeos no DNA, e são centrais para quase todos os processos biológicos. O que ainda não estava claro era como essas moléculas se formaram no espaço em primeiro lugar.
Uma nova pesquisa liderada por cientistas da Penn State sugere que, pelo menos alguns dos aminoácidos de Bennu podem ter se originado em condições radioativas extremamente frias durante os estágios iniciais do sistema solar. Os resultados foram publicados em 9 de fevereiro nos Proceedings of the National Academy of Sciences.
De acordo com a equipe, as assinaturas químicas nas amostras de Bennu indicam que esses aminoácidos provavelmente se formaram por processos diferentes dos que os cientistas tradicionalmente assumiram, e sob condições muito mais rigorosas do que se esperava.
“Nossos resultados mudam a nossa compreensão sobre como os aminoácidos normalmente se formavam em asteroides”, disse Allison Baczynski, professora assistente de pesquisa em geociências na Penn State e co-autora principal do artigo. “Agora parece que existem muitas condições sob as quais esses blocos de construção da vida podem se formar, não apenas quando há água líquida quente. Nossa análise mostrou que existe uma grande diversidade nos caminhos e condições em que esses aminoácidos podem ser formados.”
Análise Isotópica Revela as Origens da Glicina
Os pesquisadores trabalharam com uma pequena quantidade de material de Bennu, cerca do tamanho de uma colher de chá. Usando instrumentos especialmente adaptados, mediram isotopos, que são pequenas diferenças na massa dos átomos. Essas variações sutis podem revelar como e onde as moléculas se formaram.
A equipe concentrou-se na glicina, o aminoácido mais simples. A glicina é uma pequena molécula de dois carbonos que desempenha um papel fundamental na biologia. Os aminoácidos se conectam em cadeias para formar proteínas, que desempenham quase todas as funções essenciais nos organismos vivos, desde a construção de células até a condução de reações químicas.
Como a glicina pode se formar sob uma variedade de condições químicas, os cientistas frequentemente a usam como um marcador da química prebiótica inicial. Sua presença em asteroides e cometas apoia a ideia de que alguns dos materiais brutos para a vida foram criados no espaço e depois entregues à Terra.
Desafiando a Teoria da Água Morna
Durante muitos anos, a explicação predominante para como a glicina se formou foi um processo conhecido como síntese de Strecker. Nesta reação, cianeto de hidrogênio, amônia e aldeídos ou cetonas se combinam em água líquida. Esse modelo sugeria que os aminoácidos se formaram em ambientes relativamente brandos e ricos em água.
No entanto, as evidências isotópicas de Bennu apontam em uma direção diferente. Os dados indicam que sua glicina pode ter se formado não em água líquida quente, mas em gelo congelado exposto à radiação nas regiões externas do jovem sistema solar.
“Aqui na Penn State, temos instrumentação modificada que nos permite fazer medições isotópicas em abundâncias muito baixas de compostos orgânicos como a glicina”, disse Baczynski. “Sem os avanços na tecnologia e investimento em instrumentação especializada, nunca teríamos feito essa descoberta.”
Comparando Bennu com o Meteorito Murchison
Cientistas há muito estudam aminoácidos em meteoritos ricos em carbono, incluindo o bem conhecido meteorito Murchison que caiu na Austrália em 1969. Para entender melhor a química de Bennu, a equipe da Penn State comparou seus aminoácidos com aqueles encontrados no Murchison.
A comparação revelou diferenças importantes. Os aminoácidos no Murchison parecem ter se formado em ambientes que incluíam água líquida e temperaturas moderadas. Essas condições poderiam ter existido no corpo pai do meteorito e também estavam presentes na Terra primitiva.
“Uma das razões pelas quais os aminoácidos são tão importantes é porque achamos que eles desempenharam um grande papel em como a vida começou na Terra”, disse Ophélie McIntosh, pesquisadora de pós-doutorado no Departamento de Geociências da Penn State e co-autora principal do artigo. “O que é realmente surpreendente é que os aminoácidos de Bennu mostram um padrão isotópico muito diferente do dos encontrados no Murchison, e esses resultados sugerem que os corpos parentais de Bennu e Murchison provavelmente se originaram em regiões quimicamente distintas do sistema solar.”
Novas Questões Sobre Moléculas de Imagem Espelhada
O estudo também revelou um resultado intrigante. Os aminoácidos existem em duas formas de imagem espelhada, semelhantes a mãos esquerda e direita. Os cientistas esperavam anteriormente que essas formas pareadas compartilhassem a mesma assinatura isotópica.
No entanto, nas amostras de Bennu, as duas versões em imagem espelhada do ácido glutâmico contêm valores de nitrogênio dramaticamente diferentes. A razão pela qual formas quimicamente idênticas exibiriam assinaturas de nitrogênio tão diferentes ainda é desconhecida, e os pesquisadores planejando investigar mais a fundo.
“Agora temos mais perguntas do que respostas,” disse Baczynski. “Esperamos poder continuar a analisar uma variedade de meteoritos diferentes para observar seus aminoácidos. Queremos saber se eles continuam parecendo com Murchison e Bennu, ou talvez haja ainda mais diversidade nas condições e caminhos que podem criar os blocos de construção da vida.”
Outros co-autores da Penn State são Mila Matney, candidata a doutorado em geociências; Christopher House, professor de geociências; e Katherine Freeman, Professora Universitária Evan Pugh de Geociências na Penn State.
Outros autores do artigo são Danielle Simkus e Hannah McLain do Centro de Pesquisa e Exploração em Ciência e Tecnologia Espacial (CRESST) do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland; Jason P. Dworkin, Daniel P. Glavin e Jamie E. Elsila da Divisão de Exploração do Sistema Solar da NASA Goddard; e Harold C. Connolly Jr. da Rowan University, do Museu Americano de História Natural e do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona, e Dante S. Lauretta do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona.