Mycoplasmas e a abiogênese

 

 

Teóricos defensores da abiogênese (a “sem” + bio “vida” + genesis “origem”, ou seja, origem a partir de “não-vida”), ou biopoese, defendem que a vida surgiu a partir de matéria inanimada, por meios de processos completamente desconhecidos, e uma série de hipóteses diferentes tentam elucidar um caminho plausível para esse alegado evento, como o mundo do RNA, panspermia, a hipótese do “proteins-first” (proteínas primeiro), “metabolism-first” (metabolismo primeiro), hipótese da argila (clay hypothesis), sendo que esta última foi trucidada por experimentos recentes feitos pelo professor David Deamer, da Universidade da California,  que comprovaram sua impossibilidade 1:

 

“It is about 140 years since Charles Darwin suggested that life may have begun in a ‘warm little pond’.”

“We are now testing Darwin’s idea, but in ‘hot little puddles’ associated with the volcanic regions of Kamchatka (Russia) and Mount Lassen (California, US).”

 

“Faz cerca de 150 anos desde que C. Darwin sugeriu que a vida surgiu em uma ‘pequena poça morna’.”

“Agora estamos testando as ideias de Darwin, só que em ‘pequenos charcos quentes’ associados a regiões vulcânicas de Kamchatka (Rússia) e do Monte Lassen (California, EUA)”

Depois dos experimentos serem postos em prática, os resultados decepcionantes vieram:

 

“The results are surprising and in some ways disappointing. It seems that hot acidic waters containing clay do not provide the right conditions for chemicals to assemble themselves into ‘pioneer organisms.‘”

Professor Deamer said that amino acids and DNA, the “building blocks” for life, and phosphate, another essential ingredient, clung to the surfaces of clay particles in the volcanic pools.

“The reason this is significant is that it has been proposed that clay promotes interesting chemical reactions relating to the origin of life,” he explained.

“However,” he added, “in our experiments, the organic compounds became so strongly held to the clay particles that they could not undergo any further chemical reactions.

 

“Os resultados são surpreendentes e, de certa maneira, desapontantes. Parece que águas quentes ácidas contendo argila não aprovisionam as condições corretas para elementos químicos se auto-agruparem (afim de formarem) ‘organismos pioneiros’.

Professor Deamer disse que aminoácidos e DNA, os “blocos fundamentais” da vida, e fosfato, outro ingrediente essencial, grudaram na superfície das partículas de argila das poças vulcânicas.

“A razão para isso ser significante é que fora proposto que argila promove reações químicas interessantes relacionadas à origem da vida.” Explicou ele.

“Porém”, ele acrescentou, “em nossos experimentos, os compostos orgânicos se aderiram tão fortemente às partículas de argila, ao ponto de não poderem mais sofrerem reações químicas.”

 

Apesar disso, Deamer não perdeu a esperança sobre a vida surgindo em poças mornas, mas seu comentário final já descarta ouras duas possibilidades muito invocadas no meio acadêmico:

 

“One possibility is that life really did begin in a ‘warm little pond’, but not in hot volcanic springs or marine hydrothermal vents,” he added”

“Uma possibilidade é que a vida realmente surgiu numa poça quente, mas não em fontes quentes vulcânicas ou fontes/fumarolas hidrotermais marinhas”

 

Baseado no uniformitarianismo (que consiste em defender a origem de formas geológicas  de maneira gradual, lenta, ao longo de milhares, milhões de anos), proponentes da teoria da evolução (cujo autor, Darwin, abraçou o uniformitarianismo como período de duração do desenvolvimento de novas espécies/seres vivos) e, consequentemente, da biopoese, como podemos ler claramente em vários artigos e textos científicos, igual a este de M. Grote 2:

 

“Since the 1920s, Oparin reportedly brought the term ‘origin of life’ to broader attention, thus highlighting an evolutionary and hence gradual emergence of life in opposition to older concepts of ‘spontaneous generation’ (Fox 1968; Farley 1977).”

“Desde a década de 20, Oparin alegadamente levou o termo ‘origem da vida’ a uma mais ampla atenção, desse modo, destacando uma aparição evolucionária e, portanto, gradual da vida, em contraste com conceitos antiquados de ‘geração espontânea'”

 

“Moreover, we find mention of J Desmond Bernal (1901–1971), who also opined a gradual development from the inorganic to the living

“Ademais, encontramos menções de J.D. Bernal (1901-1971), que também opinava (a favor de) um desenvolvimento gradua do inorgânico ao vivente

 

“By including enzymes in these, metabolically active particles were obtained, which he considered as representative for gradual steps between matter and the living

“Ao incluir enzimas em meio a esses (coacervados), partículas metabolicamente ativa foram obtidas, o qual ele considerou como significativo para as etapas graduais entre matéria (inorgânica) e seres vivos

Enfim, eu poderia citar muito mais trechos de publicações conceituadas descrevendo e reiterando o conceito de gradualismo durante a transição entre mera matéria inorgânica e as primeiras formas de vida, não a toa, levando muitos estudiosos do passado e agora a cogitarem formas rudimentares como hiperciclos, coacervados, protobiontes, “jeewanu” (do sânscrito, “partícula da vida”, termo cunhado pelo químico indiano Krishna Bahadur), microesferas e proteinóides (termo criado por Sidney Fox), “protocélulas”, etc 3.

Mas enfim, alguém deve estar se perguntando, qual é o x da questão aqui, e o que Mycoplasmas tem a ver com isso? Bem, primeiro vamos conhecer melhor esse gênero de bactérias, e o que elas representam com relação à crença no gradualismo das teorias retratadas aqui.

 

Sobre as micoplasmas

 

Descoberto em 1889, e nomeado por Albert Bernhard Frank como mycoplasma (greg. mykes “fungo” + plasma “formado”, assim taxado por ele ter pensado se tratar de fungos, dadas as suas características peculiares), esse gênero engloba mais de 100 espécies diferentes.

Essas bactérias são consideradas os menores (medem cerca de 0.1 µm, ou seja, 1/10 do tamanho de uma E.coli, por exemplo) e mais “simples” organismos vivos encontrados até hoje (já que vírus não são considerados como dotados de vida), e por sua “simplicidade” peculiar, elas apresentam uma característica bem distinta: Elas não possuem parede celular 4 (Isso explica porque elas são imunes a muitos antibióticos, neste caso, os que atacam a síntese e estrutura da mesma). Muitas micoplasmas são patogênicas, causando pneumonia e doenças venéreas em humanos.

 

Parasitas obrigatórias

 

Sua simplicidade não resume-se somente à carência de parede celular; esse adjetivo reflete também a extensão e complexidade de seu genoma… Micoplasmas são distintas de outras bactérias por dependerem tremendamente de esteróis (colesterol, ácidos graxos, etc) retirados de seus hospedeiros, para manter a estabilidade de suas membranas citoplásmicas, e tal dependência e rudimentaridade é explicada por conta de seu reduzido genoma. Análises genômicas deram à Mycoplasma genitalium o título de menor genoma de um ser vivo do mundo, com meros 580,070 bases pareadas. O seguinte abstrato relata 5:

 

“A total of only 470 predicted coding regions were identified that include genes required for DNA replication, transcription and translation, DNA repair, cellular transport, and energy metabolism. Comparison of this genome to that of Haemophilus influenzae suggests that differences in genome content are reflected as profound differences in physiology and metabolic capacity between these two organisms.”

“Um total de apenas 470  regiões codificadoras foram identificadas as quais incluem genes necessários para a replicação do ADN, transcrição e tradução, a reparação do ADN, o transporte celular e para o metabolismo energético. A comparação deste genoma ao do Haemophilus influenzae sugere que as diferenças no conteúdo do genoma refletem-se nas diferenças profundas da fisiologia e capacidade metabólica entre estes dois organismos.”

 

De fato, os genomas de micoplasmas mal chegam a 1.38 Megabases (1.380.000 de bases pareadas), o que inusitadamente levou os evolucionistas a considerarem sua origem através de evolução “degenerativa” ou “reducionista”, ou seja, elas surgiram através da perda de material genético, a partir de bactérias ancestrais mais complexas:

 

“The mycoplasmas presumably evolved by degenerative evolution from Gram-positive bacteria and are phylogenetically most closely related to some clostridia.” 6

“As micoplasmas, presume-se, evoluíram por meio de evolução degenerativa, a partir de bactérias Gram-positivas e são filogeneticamente mais proximamente relacionadas a algumas bactérias clostridium” 

 

” The reduction of the genome size of M. pneumoniae during its reductive evolution from ancestral bacteria can be explained by the loss of complete anabolic (e.g. no amino acid synthesis) and metabolic pathways. Therefore, M. pneumoniae depends in nature on an obligate parasitic lifestyle which requires the provision of exogenous essential metabolites.” 7

“A redução do tamanho do genoma da M. pneumoniae durante sua evolução reducionista a partir de uma bactéria ancestral pode ser explicada pela perda de caminhos anabólicos (exemplo, ausência de síntese de aminoácidos) e metabólicos completos. Portanto, M. pneumoniae depende, na natureza, de um estilo de vida obrigatoriamente parasítico que requer a provisão de metabólitos essenciais exógenos (ou seja, advindos do meio externo, no caso, o interior do hospedeiro).”

 

De fato, esses organismos são tão rudimentares que os cientistas consideram a cultura delas in vitro (ou seja, em laboratório) como algo “fastidioso”, haja em vista o grau de dependência que elas tem em obter vários nutrientes do meio externo, por causa de seu material genético reduzido, que portanto, a torna incapaz de sintetizar internamente a grande maioria de substratos e nutrientes essenciais:

 

“Mycoplasmas generally possess a relatively small genome of 0.58-1.38 megabases, which results in drastically reduced biosynthetic capabilities and explains their dependence on a host” 8

“Micoplasmas geralmente possuem um genoma relativamente pequeno de 0.58-1.38 Mb o que resulta em uma drástica redução na capacidade biossintética e explica sua dependência por hospedeiros”

 

“From in vitro cultivation of mycoplasmas it has been discovered that they are “fastidious”, i.e. difficult to cultivate. The reasons for these difficulties for species such as Mycoplasma genitalium and Mycoplasma pneumoniae is the lack of all the genes involved in amino acid synthesis, making them dependent on exogenous supply of amino acids.” 8

“Pela cultivação in viro de micoplasmas foi descoberto que elas são “fastidiosas”, isto é, difíceis de se cultivar. A razão para tais dificuldades no cultivo de espécies, como a Mycoplasma genitalium e a Mycoplasma pneumoniae, se deve a carência de todos os genes envolvidos na síntese de aminoácidos, tornando-as dependentes de um suprimento exterior dessas moléculas” 

 

“The dependence of mycoplasmas on their host for many nutrients explains the great difficulty of cultivation in the laboratory. The complex media for mycoplasma culture contain serum, which provides fatty acids and cholesterol for mycoplasma membrane synthesis. The requirement of most mycoplasmas for cholesterol is unique among prokaryotes. The consensus is that only a small fraction of mycoplasmas existing in nature have been cultivated so far. Some of the cultivable mycoplasmas, including the human pathogen M pneumoniae, grow very slowly, particularly on primary isolation. Ureaplasma urealyticum, a pathogen of the human urogenital tract, grows very poorly in vitro, reaching maximal titers of 107 organisms/ml of culture. Mycoplasma genitalium, another human pathogen, grows so poorly in vitro that only a few successful isolations have been achieved.” 6

“A dependência de micoplasmas em seu hospedeiro para (obtenção) de muitos dos nutrientes explica a grande dificuldade de seu cultivo em laboratório. O complexo meio (de cultura) para cultivar-se as micoplasmas contém soro, que fornece ácidos graxos e colesterol para a síntese de membrana da mesma. A exigência da maioria das micoplasmas por o colesterol é único entre os procariontes. Consenso é que apenas uma pequena fração das micoplasmas existentes na natureza foram cultivadas até o momento. Algumas das micoplasmas cultiváveis​​, incluindo a M. pneumoniae, patogênica de humanos, cresce muito lentamente, em particular durante isolação primária. A Ureaplasma urealyticum, uma patógena do trato urogenital humano, cresce muito mal in vitro, alcançando títulos concentrações máximas de 107 organismos/ml de cultura. Mycoplasma genitalium, um outro agente patogênico humano, cresce tão mal in vitro que têm sido alcançados apenas alguns casos de isolamentos bem-sucedidos.”

 

Como o gênero Mycoplasma apresenta um dilema para a abiogênese?

 

 

De inúmeras maneiras! Um ser que deveria contribuir com hipóteses pré-bióticas, origens da vida, na verdade apresenta uma série de problemas. Apesar do genoma reduzido, com 1/6 do número de genes de uma E.coli, ainda assim uma micoplasma é de uma complexidade inconcebível para teóricos. Centenas de proteínas, genes, processo intracelulares, mecanismos de reparo do DNA, tradução, replicação fiel do mesmo, reprodução, enfim, em muito excedem a complexidade de uma Ferrari, por exemplo. Outro dilema alarmante é a terrível dificuldade para cultivá-las fora de hospedeiros. Mesmo em meios de cultura específicos e rigorosamente regulados e saturados de nutrientes e afins, ainda assim seu cultivo demonstra-se inegavelmente “fastidioso”. O que se diria então de um ser ainda mais simples que uma micoplasma, fora de um hospedeiro mais complexo, “vivendo” em um ambiente hostil de uma suposta Terra primitiva, com capacidades ínfimas de manutenção do sistema genético, metabolismo e anabolismo, sem uma parede celular para protegê-la do meio externo?

O mais inusitado é que as características peculiares do gênero leva os estudiosos a cogitarem uma “involução”, “evolução degenerativa” como hipótese para o surgimento do mesmo, porque os tais certamente tomam como inconcebível cogitar um ser ainda mais simples. Em um artigo publicado no The New Scientist 9, os autores tentam, em vão, especular sobre o conteúdo genético mínimo para uma célula, mas ainda assim, obtiveram o excessivo número de 256 genes, valor inflado demais para uma “possível” origem gradualista, e ao mesmo tempo, tremendamente limitador para os processos biossintéticos de uma célula…

 

“AT HOME in the human body, Mycoplasma genitalium enjoys an enormously varied diet of delicious chemicals. Outside the body, it demands no less. Clyde Hutchison describes its daily meal as “horribly complex”, a bacterial banquet including several ingredients that most microbiologists call “undefined”, and Hutchison calls “cow bits”.” 9

“Em casa, dentro do corpo humano, Mycoplasma genitalium goza de uma dieta enormemente variada de deliciosos elementos químicos. Fora do corpo, sua demanda continua a mesma. Clyde Hutchison descreve sua dieta diária como “horrivelmente complexa”, um banquete incluindo inúmeros ingredientes que muitos microbiologistas chamam de “indefinidos”, e Hutchison apelida de “pedacinho de vaca”.

 

Isso não é nenhuma surpresa, a química envolvida em uma mera célula é de uma complexidade e variedade aterradora… Mas, infelizmente, nenhum desses reveses impede teóricos de cogitarem sobre a origem simplista da vida, forjarem meras bolhas como “precursoras” da vida, em total detrimento do vasto acervo de publicações e estudos demonstrando os requerimentos e absurda complexidade de cada reação, cada componente molecular, cada órgão… Um lástima de fato..

 

 

Referências

 

1  Rebecca Morelle Darwin’s warm pond idea is tested, BBC News Fev 2006 <Link>

2 M. Grote, Jeewanu, or the ‘particles of life’. The approach of Krishna Bahadur in 20th century origin of life research. J Biosci. 2011 Sep;36(4):563-70. PMID: 21857103 <PDF>

3 Wikipedia Abiogenesis <http://en.wikipedia.org/wiki/Abiogenesis#Complex_biological_molecules_and_protocells>

4 Ryan KJ, Ray CG (editors) (2004). Sherris Medical Microbiology (4th ed.). McGraw Hill. pp. 409–12.

5 Fraser CM, Gocayne JD, White O, Adams MD, et al. (October 1995). “The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium”. Science 270 (5235): 397–403.doi:10.1126/science.270.5235.397PMID 7569993.

6 Shmuel Razin Chapter 37: Mycoplasmas Medical Microbiology. 4th edition. <Link>

7 R Himmelreich, H Hilbert, H Plagens, E Pirkl, B C Li, and R Herrmann Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae. Nucleic Acids Res. 1996 November 15; 24(22): 4420–4449. PMCID: PMC146264 <link>

8 Wikipedia Mycoplasma <http://en.wikipedia.org/wiki/Mycoplasma>

9 W. Wells, Taking Life to BitsNew Scientist 155(2095):30–33, 1997 <abstrato>

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