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quarta-feira, 31 de março de 2021

O que é a vida?

O que é a vida? Durante grande parte do século XX, esta questão não preocupou particularmente os biólogos. A vida é um termo para poetas, não para cientistas, argumentou o biólogo sintético Andrew Ellington em 2008, que iniciou sua carreira estudando como a vida começou. Apesar das reservas de Ellington, os campos relacionados à pesquisa das origens da vida e à astrobiologia renovaram o foco no sentido da vida. Para reconhecer a forma diferente que a vida poderia ter tomado há quatro bilhões de anos, ou a forma que poderia assumir em outros planetas, os pesquisadores precisam entender o que, em essência, torna algo vivo.


A vida, entretanto, é um alvo em movimento, como os filósofos há muito têm observado. Aristóteles distinguiu "vida" como um conceito de "os vivos" - a coleção de seres existentes que compõem nosso mundo, tais como o cão do vizinho, meu primo e as bactérias que crescem em seu banheiro. Para conhecer a vida, devemos estudar os vivos; mas os vivos estão sempre mudando através do tempo e do espaço. Na tentativa de definir a vida, devemos considerar a vida que conhecemos e a vida que não conhecemos. Como diz o pesquisador da origem da vida Pier Luigi Luisi da Universidade Roma Tre, há a vida como ela é agora, a vida como ela pode ser e vida como ela foi. Estas categorias apontam para um dilema que os filósofos místicos medievais abordaram. A vida, eles notaram, é sempre mais do que a vida, tornando-a, paradoxalmente, permanentemente inacessível para os vivos. Devido a esta lacuna entre a vida real e a vida potencial, muitas definições de vida se concentram em sua capacidade de mudar e evoluir, em vez de tentar fixar características fixas.

A árvore da vida é uma ramificação de muitas formas e tipos diferentes de seres vivos, mas sua história evolutiva mostra que toda vida existente e que já existiu está ligada por um ancestral comum, desde sua origem.

No início dos anos 90, enquanto aconselhava a NASA sobre as possibilidades de vida em outros planetas, o biólogo Gerald Joyce, agora no Salk Institute for Biological Studies na Califórnia, ajudou a chegar a uma das definições de vida mais amplamente utilizadas. É conhecida como a definição química darwiniana: "A vida é um sistema químico autossustentado capaz de passar por uma evolução darwiniana". Em 2009, após décadas de trabalho, o grupo de Joyce publicou um trabalho no qual descreveu uma molécula de RNA que poderia catalisar sua própria reação de síntese para fazer mais cópias de si mesma. Este sistema químico se enquadrava na definição de vida de Joyce. Mas ninguém queria afirmar que ela estava viva. O problema era que ele ainda não tinha feito nada de novo ou excitante. Um artigo do New York Times o colocou desta maneira: "Algum dia seu genoma pode surpreender seu criador com uma palavra - um truque ou um novo movimento no jogo de quase vida que ele não antecipou". 'Se isso acontecesse, se isso acontecesse por mim, eu ficaria feliz', disse Dr. Joyce, acrescentando: 'Não vou dizer em voz alta, mas está vivo'. ”

Esquema mostrando o processo de auto replicação do RNA. Disponível em: Self-Sustained Replication of an RNA Enzyme.


Joyce procura entender a vida, tentando gerar sistemas simples de vida no laboratório. Ao fazer isso, ele e outros biólogos sintéticos trazem novos tipos de vida à existência. Toda tentativa de sintetizar novas formas de vida aponta para o fato de que ainda existem mais, talvez infinitas, possibilidades de como a vida poderia ser. Os biólogos sintéticos poderiam mudar a maneira como a vida evolui, ou sua capacidade de evoluir de forma alguma. Seu trabalho levanta novas questões sobre uma definição de vida baseada na evolução. Como categorizar a vida que é redesenhada, o produto de uma quebra na cadeia da descendência evolutiva?

Árvore filogenética da vida.

A história de origem da biologia sintética começou em 1997: Drew Endy, um dos fundadores da biologia sintética e agora professor de bioengenharia na Universidade de Stanford na Califórnia, estava tentando criar um modelo computacional da forma de vida mais simples que ele poderia encontrar: o bacteriófago T7, um vírus que infecta a bactéria Escherichia coli. Uma cabeça cristalina em cima de pernas espigadas, parece uma cápsula de aterrissagem que toca na Lua enquanto se agarra a seu hospedeiro bacteriano. O bacteriófago é tão simples que, por algumas definições, não está sequer vivo. (Como todos os vírus, ela depende da maquinaria molecular de sua célula hospedeira para se replicar). 

Bacteriófago, um vírus parasita de células bacterianas

O bacteriófago T7 tem apenas 56 genes, e Endy pensou que seria possível criar um modelo que contabilizasse cada parte do fago e como essas partes trabalhavam juntas: uma representação perfeita que predissesse como o fago mudaria se qualquer um de seus genes fosse movido ou apagado.

Endy construiu uma série de mutantes bacteriófagos T7, eliminando sistematicamente genes ou codificando sua localização no minúsculo genoma T7. Mas os fagos mutantes estavam em conformidade com o modelo apenas em parte do tempo. Uma mudança que deveria tê-los feito enfraquecer, em vez disso, teria sua progênie estourando as células de E. coli abertas duas vezes mais rápido do que antes. Não estava funcionando. Eventualmente, Endy teve uma percepção: "Se quisermos modelar o mundo natural, temos que reescrever [o mundo natural] para sermos modeláveis". Em vez de tentar fazer um mapa melhor, mudar o território. Assim nasceu o campo da biologia sintética. Usando técnicas de empréstimo da engenharia de software, Endy começou a "refatorar" o genoma do bacteriófago T7. Ele fez do bacteriófago T7.1, uma forma de vida projetada para facilitar a interpretação para a mente humana.

Estrutura do bacteriófago T7

O fago T7.1 é um exemplo do que um biólogo sintético chamou de vida supra darwiniana: vida que deve sua existência ao design humano, ao invés da seleção natural. Bioengenheiros como o Endy abordam a vida em termos dualistas: uma estrutura física por um lado, um padrão de informação por outro. Em teoria, uma representação perfeita da vida permitiria uma transição perfeita entre informação e matéria, intenção e realização: mude algumas letras de DNA na tela de seu computador, imprima um organismo que se parece e se comporta exatamente como você pretendia. Entretanto, dentro dessa abordagem, a evolução pode acabar com o projeto de um bioengenheiro. Assim, uma forma de preservar seus projetos biológicos pode exigir que seus organismos de engenharia sejam incapazes de se reproduzir ou evoluir.

Em contraste, o desejo de Joyce de que suas moléculas o surpreendam sugere que a capacidade de evolução em aberto - "inventividade, pluripotencialidade, abertura" - é o critério crítico da vida. De acordo com esta ideia, Joyce agora define a vida como "um sistema genético que contém mais bits [de informação] do que o número necessário para iniciar seu funcionamento". Mas de acordo com esta definição, dado dois sistemas idênticos com histórias diferentes - um projetado e o outro evoluído - este último seria considerado vivo; o sistema projetado racionalmente, não importa quão complexo, seria apenas um "artefato tecnológico".

O projeto e a evolução nem sempre são opostos. Muitos projetos de biologia sintética utilizam uma mistura de design racional e evolução dirigida: eles constroem uma série de células mutantes - variações sobre um tema - e selecionam as que funcionam melhor. Embora a nova compreensão de Joyce sobre a vida ainda envolva evolução, ela evoca a abrupta temporalidade do surgimento, em vez da longa duração de Darwin. A vida emergente se encaixa numa cultura de inovação disruptiva cujo ideal final se aproxima algo como a magia de tirar um rim de uma impressora 3D: o encantamento de unir coisas familiares com resultados novos e surpreendentes. O projeto e evolução também são compatíveis quando os bioengenheiros consideram a diversidade genética como um tesouro de elementos de design para futuras formas de vida.

A vida emergente se encaixa numa cultura de inovação disruptiva cujo ideal final se aproxima algo como a magia de tirar um rim de uma impressora 3D: o encantamento de unir coisas familiares com resultados novos e surpreendentes.

Para alguns biólogos sintéticos, o caminho para o que os místicos chamavam de vida - vida após vida - que excede a vida como a conhecemos - agora passa pela engenharia biológica. Endy descreve sua vocação em termos do desejo de contribuir para a vida gerando novos tipos de "padrões improváveis que continuam a prosperar e a existir". Joyce imagina a vida e a tecnologia unindo forças contra a tendência termodinâmica fundamental para a desordem e a decadência, o principio do aumento da entropia. Que novas formas a vida tomará, só o tempo dirá.

Por: Jonathan Pena Castro


Post inspirado em

Singularityhub

TheGuardian

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