Carbono, compostos orgânicos e a origem da vida

A origem da vida está diretamente ligada a um elemento químico muito especial: o carbono (C). É ele que justifica a existência dos compostos orgânicos, em razão de sua extraordinária capacidade de reagir com outras substâncias e formar complexas cadeias moleculares.

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Na Terra, os compostos orgânicos são produzidos pelos organismos vivos a partir de seu surgimento por aqui. Constituem-se de átomos de carbono misturados a outros elementos.

Fora do nosso planeta, eles nascem de reações químicas entre átomos que são expelidos por algumas estrelas – principalmente – as mais frias. O fenômeno já aconteceu no Sistema Solar antes da formação dos planetas, mas hoje ocorre com mais frequência fora dele.

Uma das fábricas desses compostos é a estrela Betelgeuse, na Constelação de Órion, situada a cerca de 309 anos-luz da Terra. Ela emite partículas que se espalham numa região maior do que a órbita de Plutão. Essas micro pedrinhas podem ser feitas de silício, ferro e até grafite, um cristal de carbono.

Quando o grafite tromba com átomos de hidrogênio, que também são lançados pela estrela o tempo todo, as duas substâncias podem reagir, resultando em moléculas orgânicas simples, como o metano, além de alguns álcoois e açúcares, mais complexos.

Sabemos da sua existência porque emitem luz. “Cada substância tem o seu sinal particular no espectro luminoso, tal como se fosse uma impressão digital”, compara o astrônomo Augusto Damineli, da Universidade de São Paulo. Além do metano, já foram identificados cerca de cinquenta compostos orgânicos no espaço. Os cientistas estimam que podem existir muitos mais.

De acordo com a teoria da evolução dos elementos químicos, o carbono seria originário do hélio (He), que, por sua vez, teria origem do hidrogênio (H). Ao surgir, ele teria sido a base dos primeiros compostos orgânicos, como o metano.

No contato com o hidrogênio e com o vapor de água, os compostos orgânicos deram origem às primeiras moléculas complexas, os aminoácidos – que, por sua vez, se combinaram em moléculas cada vez maiores e mais complexas. Surgiram então as proteínas. Essas substâncias foram essenciais para que a vida surgisse e se desenvolvesse em nosso planeta.

Assim, Química e Física estão na base da origem de outra ciência, a Biologia. Esquematicamente, podemos representar essa evolução da seguinte forma:

... H à He à C à metano à aminoácidos à proteínas à vida...

A Química Orgânica é justamente a Química dos compostos de carbono, que têm em comum características particulares, como a combustibilidade.

O termo Química Orgânica foi cunhado pelo sueco Torben Olof Bergmann em 1777. Acreditava-se, então, que os compostos orgânicos não poderiam ser reproduzidos. Essa teoria foi derrubada pelo químico alemão Friedrich Wöhler, que, em 1828, promoveu a síntese da ureia, um composto orgânico produzido com a excreção de urina.

Ele o fez promovendo a reação de três compostos inorgânicos (isto é, de origem mineral) – o cianeto de chumbo (II), a amônia e a água – submetidos a calor.

Um dos mais conhecidos químicos da história, o francês Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) concluiu que todas as substâncias provenientes dos animais possuíam carbono em sua composição.

Assim, a partir do experimento de Wöhler, o campo da Química adotou uma nova divisão para os compostos orgânicos: os naturais, que são aqueles encontrados na natureza, como os provenientes do petróleo (hidrocarbonetos), dos vegetais (clorofila e celulose) ou dos animais (ureia e hemoglobina, por exemplo); e os artificiais, que são produzidos pelo ser humano, como os plásticos e os tecidos sintéticos.

Uma reação que presenciamos eventualmente ajuda a perceber a presença do carbono nos compostos orgânicos. Ao produzirmos caramelo para elaborar doces, aquecemos o açúcar, cuja base é a sacarose [C₁₂H₂₂O_11(s)]. Ao fazermos isso, produzimos carvão, que é uma das formas mais recorrentes do carbono. Veja a reação descrita a seguir:

                   Δ

C₁₂H₂₂O_11(s) à 12C_(s) + 11H₂O_(v)

Outra fonte muito importante de compostos orgânicos é o petróleo. Na sua composição, há uma mistura complexa de muitas substâncias, com predominância dos hidrocarbonetos. É a partir do petróleo que fabricamos importantes compostos orgânicos.

Atenção: existem algumas substâncias que têm o carbono em sua composição, mas que não são consideradas compostos orgânicos. É o caso, por exemplo, dos gases monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO₂), classificados como substâncias inorgânicas.

Existe vida fora da Terra?

     

Por Celso Miranda e Eduardo Dorneles Barcelos

A possibilidade de que não estejamos sozinhos no Universo conquistou a ciência, que atualmente mobiliza um tremendo aparato de investigação na busca de formas de vida extraterrestre, inteligentes ou não, localizadas no Sistema Solar ou entre as estrelas. Essa pesquisa ganhou, com o passar dos anos, consistência e um nome próprio: exobiologia. E, embora ainda não tenha tido êxito em encontrar vida fora do nosso planeta, vem envolvendo um número maior de cientistas e instituições de pesquisa.

A primeira dificuldade da exobiologia é definir o que estamos procurando. Quem aposta na Seti (Search for Extraterrestrial Intelligence, ou Busca por Inteligência Extraterrestre), por exemplo, procura por nossos duplos espaciais – culturas que desenvolveram tecnologias de comunicação interestrelar.

Então, a resposta seria: buscamos vida inteligente. Pois é, a dificuldade já começa aí: precisamos saber o que é vida. Embora essa possa parecer uma questão banal, os cientistas ainda não conseguiram elaborar uma definição do fenômeno biológico de aceitação universal.

Apesar da falta de consenso, alguns fenômenos caracterizam um ser vivo: a realização de metabolismo, a capacidade de se reproduzir e a existência de um limite que separa o organismo do meio circundante.

Em nosso planeta, a vida desenvolveu-se a partir de água no estado líquido e de compostos químicos baseados no carbono. Seria isso um acaso ou a base de um fenômeno universal? Será mera casualidade que a biota (conjunto de sistemas vivos) esteja fundamentada em um meio aquoso e as moléculas, no carbono?

Talvez não. A Astronomia e a Química já determinaram que a água é uma molécula largamente distribuída no Universo e que o carbono tem uma grande capacidade de ligação com outros átomos. Por isso, a maioria dos exobiólogos acredita que o padrão biológico daqui é universal e será encontrado em outros mundos.

No entanto, é bom que se diga que a possível identidade química com outra forma de vida não implica uma aparência nem remotamente semelhante. Como as mutações não seguem um plano, as formas de vida extraterrestre podem ser bem diferentes da nossa.

Fontes:

Ciências da Natureza – Química 2/Abril Coleções. – São Paulo: Abril, 2010.

SUPERINTERESSANTE, 3/2000, adaptado.

SUPERINTERESSANTE, 12/2003, adaptado.