Uma abelha nativa no meu quintal (Crédito: Ferris Jabr)
Eu tenho sido fascinado por coisas vivas desde a infância. Crescendo no norte da Califórnia, passei muito tempo brincando ao ar livre entre plantas e animais. Alguns de meus amigos e eu nos aproximávamos sorrateiramente das abelhas enquanto elas polinizavam as flores e as prendiam em sacos de Ziploc para que pudéssemos ver de perto seus olhos obsidianos e seus cabelos dourados antes de devolver os insetos às suas rotinas diárias. Às vezes eu fazia arcos e flechas rudes de arbustos no meu quintal, usando casca de árvore descascada para cordel e folhas para fletchings. Em viagens familiares à praia, aprendi a tirar rapidamente crustáceos e artrópodes dos seus esconderijos, observando as bolhas na areia enquanto a mais recente onda recuava. E lembro-me vividamente de uma excursão de campo a um bosque de eucaliptos em Santa Cruz, onde milhares de borboletas monarcas migratórias tinham parado para descansar. Elas se agarraram a galhos em grandes globos marrons, parecendo folhas mortas – até que uma delas se agitou e revelou a laranja ardente dentro de suas asas.
Momentos como esse – durante vários especiais de televisão de David Attenborough – intensificaram meu encantamento com as criaturas do planeta. Enquanto o meu irmão mais novo estava obcecado com o seu K’Nex – construindo cuidadosamente montanhas russas elaboradas – eu queria entender como o nosso gato, bem, funcionava. Como é que ela via o mundo? Porque é que ela ronronou? De que eram feitos os pêlos, as garras e os bigodes? Num Natal eu pedi uma enciclopédia de animais. Depois de rasgar o papel de embrulho de um livro enorme que provavelmente pesava metade do que eu pesava, sentei-me perto da árvore a ler durante horas. Não me surpreende muito, então, que eu tenha acabado escrevendo sobre natureza e ciência para viver.
Uma engenhoca K’Nex (Crédito: Druyts.t via Wikimedia Commons)
Recentemente, porém, tive uma epifania que me forçou a repensar porque eu amo tanto os seres vivos e reexaminar o que é a vida, realmente. Enquanto as pessoas tiverem estudado a vida, têm lutado para defini-la. Ainda hoje, os cientistas não têm uma definição de vida satisfatória ou universalmente aceita. Ao ponderar este problema, lembrei-me da devoção do meu irmão às montanhas russas K’Nex e da minha curiosidade sobre o gato da família. Por que pensamos no primeiro como inanimado e no segundo como vivo? No final, não são ambas máquinas? É verdade que um gato é uma máquina incrivelmente complexa, capaz de comportamentos incríveis que um conjunto K’Nex provavelmente nunca conseguiria imitar. Mas, no nível mais fundamental, qual é a diferença entre uma máquina inanimada e uma máquina viva? As pessoas, gatos, plantas e outras criaturas pertencem a uma categoria e K’Nex, computadores, estrelas e rochas em outra? A minha conclusão: Não. Na verdade, eu decidi que a vida não existe.
Permite-me elaborar.
Tentativas formais de definir com precisão a data de vida, pelo menos para a época dos antigos filósofos gregos. Aristóteles acreditava que, ao contrário dos inanimados, todos os seres vivos têm um de três tipos de almas: almas vegetativas, almas animais e almas racionais, a última das quais pertencia exclusivamente aos humanos. O anatomista grego Galen propôs um sistema similar, baseado em órgãos, de “espíritos vitais” nos pulmões, sangue e sistema nervoso. No século XVII, o químico alemão George Erns Stahl e outros pesquisadores começaram a descrever uma doutrina que viria a ser conhecida como vitalismo. Vitalistas sustentavam que “organismos vivos são fundamentalmente diferentes de entidades não vivas porque contêm algum elemento não-físico ou são governados por princípios diferentes dos que são coisas inanimadas” e que a matéria orgânica (moléculas que continham carbono e hidrogênio e eram produzidas por seres vivos) não poderia surgir de matéria inorgânica (moléculas sem carbono que resultaram principalmente de processos geológicos). Experiências subsequentes revelaram que o vitalismo é completamente falso – o inorgânico pode ser convertido em orgânico dentro e fora do laboratório.
Em vez de imbuir organismos com “algum elemento não-físico”, outros cientistas tentaram identificar um conjunto específico de propriedades físicas que diferenciavam os vivos dos não-vivos. Hoje, em vez de uma definição sucinta de vida, Campbell e muitos outros livros de biologia amplamente utilizados incluem uma lista bastante inchada de tais características distintivas, por exemplo: ordem (o facto de muitos organismos serem feitos de uma única célula com diferentes compartimentos e organelas ou grupos de células altamente estruturados); crescimento e desenvolvimento (mudar de tamanho e forma de forma previsível); homeostase (manter um ambiente interno diferente do externo, tal como a forma como as células regulam os seus níveis de pH e concentrações de sal); metabolismo (gastar energia para crescer e retardar a decomposição); reagir a estímulos (mudar o comportamento em resposta à luz, temperatura, produtos químicos ou outros aspectos do ambiente); reprodução (clonagem ou acasalamento para produzir novos organismos e transferir informação genética de uma geração para outra); e evolução (a mudança na composição genética de uma população ao longo do tempo).
Um tardigrade pode sobreviver sem comida ou água em estado desidratado por mais de 10 anos (Crédito: Goldtsein lab via Wikimedia Commons via Flickr)
É quase fácil demais rasgar a lógica de tais listas. Nunca ninguém conseguiu compilar um conjunto de propriedades físicas que une todos os seres vivos e exclui tudo o que rotulamos de inanimado. Há sempre excepções. A maioria das pessoas não considera que os cristais estejam vivos, por exemplo, mas eles são altamente organizados e crescem. O fogo também consome energia e fica maior. Em contraste, bactérias, tardigradores e até alguns crustáceos podem entrar em longos períodos de dormência durante os quais eles não estão crescendo, metabolizando ou mudando, mas não estão tecnicamente mortos. Como categorizamos uma única folha que caiu de uma árvore? A maioria das pessoas concorda que, quando presa a uma árvore, uma folha está viva: suas muitas células trabalham incansavelmente para transformar luz solar, dióxido de carbono e água em alimento, entre outras funções. Quando uma folha se desprende de uma árvore, suas células não cessam instantaneamente suas atividades. Morre a caminho do solo; ou quando atinge o solo; ou quando todas as suas células individuais finalmente expiram? Se você arranca uma folha de uma planta e mantém suas células nutridas e felizes dentro de um laboratório, é que a vida?
Tanta praga de dilemas quase todos os aspectos propostos da vida. Responder ao meio ambiente não é um talento limitado aos organismos vivos – nós projetamos inúmeras máquinas que fazem exatamente isso. Mesmo a reprodução não define um ser vivo. Muitos animais individuais não conseguem reproduzir-se por si mesmos. Então, dois gatos estão vivos porque podem criar novos gatos juntos, mas um único gato não está vivo porque não pode propagar seus genes por si só? Considere também o caso incomum da turritopsis nutricula, a medusa imortal, que pode alternar indefinidamente entre sua forma adulta e seu estágio juvenil. Uma medusa vacilante desta forma não está produzindo descendência, clonando-se ou mesmo envelhecendo da forma típica – ainda assim a maioria das pessoas admitiria que ela permanece viva.
Mas e a evolução? A capacidade de armazenar informações em moléculas como DNA e RNA, de passar essas informações para a descendência e de se adaptar a um ambiente em mudança alterando informações genéticas – certamente esses talentos são exclusivos dos seres vivos. Muitos biólogos têm se concentrado na evolução como o principal diferencial da vida. No início dos anos 90, Gerald Joyce do Scripps Research Institute foi membro de um painel consultivo de John Rummel, gerente do programa de exobiologia da NASA na época. Durante discussões sobre como melhor encontrar a vida em outros mundos, Joyce e seus colegas painelistas chegaram a uma definição de trabalho de vida amplamente citada: um sistema auto-sustentável capaz de evolução darwiniana. É lúcido, conciso e abrangente. Mas será que funciona?
Vamos examinar como esta definição lida com vírus, que têm complicado a busca para definir a vida mais do que qualquer outra entidade. Os vírus são essencialmente cadeias de DNA ou RNA embalados dentro de uma casca de proteína; não têm células ou um metabolismo, mas têm genes e podem evoluir. Joyce explica, porém, que para ser um “sistema auto-sustentável”, um organismo deve conter toda a informação necessária para se reproduzir e sofrer a evolução darwiniana. Por causa desse constrangimento, ele argumenta que os vírus não satisfazem a definição funcional. Afinal, um vírus deve invadir e seqüestrar uma célula para poder fazer cópias de si mesmo. “O genoma viral só evolui no contexto da célula hospedeira”, disse Joyce em uma entrevista recente.
Um grupo de bacteriófagos, vírus que evoluíram para infectar bactérias (Crédito: Dr Graham Beards via Wikimedia Commons)
Quando você realmente pensa sobre isso, no entanto, a definição funcional de vida da NASA não é capaz de acomodar a ambiguidade dos vírus melhor do que qualquer outra definição proposta. Um verme parasita vivendo dentro do intestino de uma pessoa – amplamente considerado como uma forma detestável mas muito real de vida – tem toda a informação genética necessária para se reproduzir, mas nunca seria capaz de o fazer sem células e moléculas no intestino humano das quais rouba a energia de que necessita para sobreviver. Da mesma forma, um vírus tem toda a informação genética necessária para se replicar, mas não tem toda a maquinaria celular necessária. Afirmar que a situação do verme é categoricamente diferente da do vírus é um argumento ténue. Tanto o worm como o vírus reproduzem-se e evoluem apenas “no contexto” dos seus hospedeiros. Na verdade, o vírus é um reprodutor muito mais eficiente do que o worm. Enquanto que o vírus vai directo ao assunto e precisa apenas de algumas proteínas dentro do núcleo de uma célula para iniciar a replicação em grande escala, a reprodução do verme parasita requer o uso de um órgão inteiro noutro animal e só terá sucesso se o verme sobreviver o tempo suficiente para se alimentar, crescer e pôr ovos. Portanto, se usarmos a definição funcional da NASA para banir os vírus do reino da vida, devemos excluir ainda mais todo tipo de parasitas muito maiores, incluindo vermes, fungos e plantas.
Definir a vida como um sistema auto-sustentável capaz de evolução darwiniana também nos força a admitir que certos programas de computador estão vivos. Os algoritmos genéticos, por exemplo, imitam a seleção natural para chegar à solução ótima para um problema: são matrizes de bits que codificam características, evoluem, competem entre si para reproduzir e até mesmo trocar informações. Da mesma forma, plataformas de software como Avida criam “organismos digitais” que “são formados por bits digitais que podem sofrer mutações, da mesma forma que o DNA sofre mutações”. Em outras palavras, eles também evoluem. “Avida não é uma simulação de evolução; é uma instância dela”, disse Robert Pennock, da Michigan State University, a Carl Zimmer em Discover. “Todas as partes centrais do processo darwiniano estão lá. Essas coisas se replicam, elas mudam, estão competindo umas com as outras”. O próprio processo de seleção natural está acontecendo lá. Se isso é central para a definição de vida, então estas coisas contam”
Eu argumentaria que o próprio laboratório de Joyce deu outro golpe devastador na definição de vida de trabalho da NASA. Ele e muitos outros cientistas favorecem uma origem da história de vida conhecida como a hipótese do mundo RNA. Toda a vida em nosso planeta depende do DNA e do RNA. Nos organismos vivos modernos, o DNA armazena as informações necessárias para construir as proteínas e as máquinas moleculares que, juntas, formam uma célula agitada. No início, os cientistas pensavam que apenas proteínas conhecidas como enzimas poderiam catalisar as reacções químicas necessárias para construir esta maquinaria celular. Nos anos 80, entretanto, Thomas Cech e Sidney Altman descobriram que, em colaboração com várias enzimas proteicas, muitos tipos diferentes de enzimas de RNA – ou ribozimas – lêem as informações codificadas no DNA e constroem as diferentes partes de uma célula, peça por peça. A hipótese do mundo do RNA postula que os organismos mais antigos do planeta confiaram unicamente no RNA para realizar todas estas tarefas – tanto armazenar como usar informação genética – sem a ajuda do DNA ou de uma comitiva de enzimas proteicas.
Uma piscina geotérmica no Wyoming. Quase quatro bilhões de anos atrás, o que chamamos de vida pode ter evoluído primeiro em “pequenos lagos quentes” semelhantes, como Darwin disse. (Crédito: Caleb Dorfman, via Flickr)
Aqui está como poderia ter acontecido: Há quase quatro bilhões de anos, na sopa primordial da Terra, nucleotídeos flutuantes, os blocos de construção de RNA e DNA ligados em cadeias cada vez mais longas, eventualmente produzindo ribozimas que eram grandes e complexos o suficiente para fazer novas cópias de si mesmos e assim tinham uma chance muito maior de sobreviver do que RNAs que não conseguiam se reproduzir. Simples membranas de auto-montagem envolviam estas primeiras ribozimas, formando as primeiras células. Além de produzir mais RNA, os ribozimas podem ter unido nucleotídeos em cadeias de DNA; os nucleotídeos também podem ter formado DNA espontaneamente. De qualquer forma, o DNA substituiu o RNA como a principal molécula armazenadora de informação, porque era mais estável. E as proteínas assumiram muitos papéis catalíticos por serem tão versáteis e diversificados. Mas as células dos organismos modernos ainda contêm o que provavelmente são remanescentes do mundo original do RNA. O ribossomo, por exemplo, um feixe de RNA e proteínas que constrói proteínas um aminoácido de cada vez, é uma ribozima. Há também um grupo de vírus que usam RNA como seu material genético primário
Para testar a hipótese do mundo do RNA, Joyce e outros pesquisadores tentaram criar os tipos de ribozimas auto-replicantes que podem ter existido uma vez na sopa primordial do planeta. Em meados dos anos 2000, Joyce e Tracey Lincoln construíram trilhões de seqüências aleatórias de RNA flutuantes livres no laboratório, semelhantes aos primeiros RNAs que podem ter competido entre si bilhões de anos atrás, e seqüências isoladas que, por acaso, foram capazes de unir dois outros pedaços de RNA. Ao colocar estas sequências uma contra a outra, o par acabou por produzir dois ribozymes que se podiam replicar um ao outro ad infinitum, desde que fossem fornecidos com nucleótidos suficientes. Não só estas moléculas nuas de RNA podem reproduzir, como também podem sofrer mutações e evoluir. Os ribozimas alteraram pequenos segmentos do seu código genético para se adaptarem a condições ambientais flutuantes, por exemplo.
“Eles satisfazem a definição de vida de trabalho”, diz Joyce. “É a evolução darwiniana auto-sustentável.” Mas ele hesita em dizer que os ribozymes estão verdadeiramente vivos. Antes de ir todo Dr. Frankenstein, ele quer ver sua criação inovar um comportamento completamente novo, e não apenas modificar algo que já pode fazer. “Eu acho que o que está faltando é que precisa ser inventivo, precisa encontrar novas soluções”, diz ele.
Mas eu não acho que Joyce está dando crédito suficiente aos ribozymes. A evolução é uma mudança nos genes ao longo do tempo; não é preciso testemunhar porcos germinando asas ou RNAs se reunindo nas letras do alfabeto para ver a evolução em ação. O advento da cor azul dos olhos entre 6.000 e 10.000 anos atrás – uma outra variação dos pigmentos da íris – é um exemplo tão legítimo de evolução quanto o dos primeiros dinossauros emplumados. Se definimos a vida como um “sistema auto-sustentável capaz da evolução darwiniana”, não vejo nenhuma razão legítima para negar aos ribozimas ou vírus auto-replicáveis o moniker da vida. Mas eu vejo uma razão para abandonar esta definição de trabalho e todas as outras definições de vida no seu conjunto.
Por que é que definir a vida é tão frustrantemente difícil? Por que é que os cientistas e filósofos falharam durante séculos em encontrar uma propriedade física específica ou um conjunto de propriedades que claramente separa os vivos dos inanimados? Porque tal propriedade não existe. A vida é um conceito que nós inventamos. No nível mais fundamental, toda a matéria que existe é um arranjo de átomos e suas partículas constituintes. Estes arranjos caem num imenso espectro de complexidade, desde um único átomo de hidrogénio até algo tão intrincado como um cérebro. Na tentativa de definir a vida, traçamos uma linha a um nível arbitrário de complexidade e declaramos que tudo acima dessa fronteira está vivo e tudo abaixo dela não está. Na verdade, esta divisão não existe fora da mente. Não há um limiar no qual um conjunto de átomos de repente se torna vivo, não há distinção categórica entre o vivo e o inanimado, não há centelha Frankensteiniana. Falhamos em definir a vida porque nunca houve nada para definir em primeiro lugar.
Expliquei nervosamente essas idéias a Joyce ao telefone, antecipando que ele iria rir e me dizer que elas eram absurdas. Afinal, este é alguém que ajudou a NASA a definir a vida. Mas Joyce disse que o argumento de que a vida é um conceito é “perfeito”. Ele concorda que a missão de definir a vida é, de certa forma, fútil. A definição de trabalho era realmente apenas uma conveniência linguística. “Estávamos a tentar ajudar a NASA a encontrar vida extraterrestre”, diz ele. “Não podíamos usar a palavra ‘vida’ em cada parágrafo e não defini-la.”
Carol Cleland, uma filósofa da Universidade do Colorado Boulder que passou anos pesquisando tentativas de deliniar a vida, também acha que o instinto de definir a vida com precisão é mal orientado – mas ainda não está pronta para negar a realidade física da vida. “É tão prematuro chegar à conclusão de que não há natureza intrínseca à vida quanto é para definir a vida”, diz ela. “Penso que a melhor atitude é tratar o que normalmente é tomado como critério definitivo da vida como critério provisório”
Uma fotografia tirada com um microscópio de varrimento de electrões do meteorito ALH 84001, que supostamente se formou em Marte há 4 mil milhões de anos antes de eventualmente chegar à Terra. Um punhado de cientistas pensa que as estruturas em cadeia na foto são nanobactérias marcianas fossilizadas, mas a maioria dos pesquisadores são céticos (Crédito: NASA, via Wikimedia Commons)
O que realmente precisamos, Cleland escreveu, é “uma teoria bem confirmada, adequadamente geral da vida”. Ela faz uma analogia com os químicos do século XVI. Antes dos cientistas entenderem que ar, sujeira, ácidos e todas as substâncias químicas eram feitos de moléculas, eles se esforçaram para definir a água. Eles podiam listar suas propriedades – era húmida, transparente, insípida, congelável e podia dissolver muitas outras substâncias – mas não podiam caracterizá-la com precisão até que os pesquisadores descobriram que a água é dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio. Seja salgada, lamacenta, tingida, líquida ou congelada, a água é sempre H20; pode ter outros elementos misturados, mas as moléculas tripartidas que fazem aquilo a que chamamos água estão sempre lá. O ácido nítrico pode assemelhar-se à água, mas não é água porque as duas substâncias têm estruturas moleculares diferentes. Criar o equivalente da teoria molecular para a vida, diz Cleland, vai exigir uma amostra maior. Ela argumenta que, até agora, temos apenas um exemplo do que é a vida – o DNA e a vida baseada no RNA na Terra. Imagine tentar criar uma teoria sobre mamíferos, observando apenas zebras. Essa é a situação em que nos encontramos ao tentar identificar o que faz a vida, Cleland conclui.
Discordo. Descobrir exemplos de vida alienígena em outros planetas sem dúvida ampliaria nossa compreensão de como funcionam as coisas que chamamos de organismos vivos e como eles evoluíram em primeiro lugar, mas tais descobertas provavelmente não nos ajudariam a formular uma nova teoria revolucionária da vida. Os químicos do século XVI não conseguiram identificar o que distinguia a água de outras substâncias porque não compreenderam a sua natureza fundamental: eles não sabiam que cada substância era feita de um arranjo específico de moléculas. Em contraste, os cientistas modernos sabem exatamente do que são feitas as criaturas do nosso planeta – células, proteínas, DNA e RNA. O que diferencia as moléculas de água, rochas e prataria dos gatos, pessoas e outros seres vivos não é “vida”, mas complexidade. Os cientistas já têm conhecimento suficiente para explicar por que o que temos chamado de organismos em geral pode fazer coisas que a maioria do que chamamos de inanimadas não pode – explicar como as bactérias fazem novas cópias de si mesmas e se adaptam rapidamente ao seu ambiente, e por que as rochas não – sem proclamar que a vida é isso e não vida que e nunca os dois se encontrarão.
Conhecendo a vida como um conceito de forma alguma rouba o que chamamos de vida do seu esplendor. Não é que não haja diferença material entre os seres vivos e os inanimados; pelo contrário, nunca encontraremos alguma linha divisória limpa entre os dois, porque a noção de vida e não-vida como categorias distintas é apenas isso – uma noção, não uma realidade. Tudo sobre os seres vivos que me fascinaram quando criança é igualmente maravilhoso para mim agora, mesmo com a minha nova compreensão da vida. Eu acho que o que verdadeiramente une as coisas que dizemos estar vivas não é nenhuma propriedade intrínseca a essas coisas em si; ao contrário, é a nossa percepção delas, o nosso amor por elas e – francamente – a nossa arrogância e narcisismo.
Primeiro, anunciamos que tudo na Terra poderia ser separado em dois grupos – animado e inanimado – e não é segredo qual deles pensamos ser superior. Então, não só nos colocamos no primeiro grupo, mas também insistimos em medir todas as outras formas de vida do planeta contra nós mesmos. Quanto mais algo semelhante é para nós – mais parece mover-se, falar, sentir, pensar – mais vivo é para nós, embora o conjunto particular de atributos que faz de um humano um ser humano não seja claramente a única forma (ou, em termos evolutivos, até mesmo a forma mais bem sucedida) de ser um “ser vivo”.
O nosso falecido gato da família, Jasmine (Crédito: família Jabr)
Verdadeiramente, aquilo a que chamamos vida é impossível sem e inseparável do que consideramos inanimado. Se pudéssemos de alguma forma ver a realidade subjacente do nosso planeta – compreender a sua estrutura em cada escala simultaneamente, do microscópico ao macroscópico – veríamos o mundo em inumeráveis grãos de areia, uma gigantesca esfera trêmula de átomos. Assim como se pode moldar milhares de grãos de areia praticamente idênticos numa praia em castelos, sereias ou o que se possa imaginar, os inumeráveis átomos que compõem tudo no planeta continuamente se reúnem e se desmontam, criando um caleidoscópio de matéria incessantemente mutável. Alguns desses bandos de partículas seriam o que temos chamado montanhas, oceanos e nuvens; outros árvores, peixes e pássaros. Alguns seriam relativamente inertes; outros estariam mudando a uma velocidade inconcebível, de forma desconcertantemente complexa. Alguns seriam montanhas russas e outros gatos.