Antes mesmo do surgimento das primeiras células, uma simples reação entre água, fósforo e metal poderia ter fornecido uma primeira fonte de energia química.
Hoje, todas as células usam energia para funcionar. Para isso, elas dispõem de uma molécula central: o ATP. Podemos vê-la como uma pequena reserva de energia recarregável. Quando perde um fosfato, transforma-se em ADP e libera energia. O ADP pode então recuperar um fosfato e voltar a ser ATP.
Esquema do mecanismo proposto para uma fosforilação prebiótica em uma fonte hidrotermal produtora de hidrogênio. O fosfito fornece energia, e o paládio catalisa a formação de compostos fosforilados.
Crédito: HHU / William Martin.
Mas essa mecânica traz um problema quando remontamos às origens da vida. Nas células atuais, são enzimas muito elaboradas que permitem essas transformações. Ora, essas enzimas não existiam antes do surgimento da vida. É preciso, portanto, explicar como moléculas capazes de transportar energia puderam surgir espontaneamente.
Os pesquisadores exploraram uma hipótese ligada às fontes hidrotermais da Terra primitiva. Em alguns desses ambientes, a água quente reage com as rochas. Essas reações liberam hidrogênio e colocam metais e diferentes formas de fósforo em contato. Um ambiente assim poderia ter fornecido naturalmente os ingredientes necessários.
Em laboratório, os pesquisadores misturaram água, fosfito e paládio. O fosfito é uma forma de fósforo que pode liberar energia ao reagir. O metal facilita essa reação. Sobretudo, essa energia pode ser usada para fixar um fosfato a outras moléculas, sem a intervenção de uma enzima.
Foi exatamente isso que aconteceu com o AMP. Essa molécula possui apenas um fosfato. Ao adicionar um segundo, a reação a transforma em ADP, uma das moléculas usadas atualmente pelas células para administrar sua energia. A 50 °C, até 7,3% do AMP foi convertido em ADP após 72 horas.
A experiência não se limitou a essa transformação. A mesma química permitiu fabricar várias outras moléculas contendo fosfato e capazes de participar de transferências de energia. Algumas ainda fazem parte dos mecanismos usados atualmente pelas células.
O paládio puro usado inicialmente pode parecer muito distante das condições naturais. Por isso, os pesquisadores repetiram o experimento com uma mistura de paládio, níquel e ferro, semelhante a alguns minerais associados a ambientes hidrotermais. Mais uma vez, formou-se ADP a partir de AMP.
Essa experiência oferece uma possível resposta para uma etapa que deve ter precedido o surgimento da vida: como obter na água moléculas capazes de captar e transportar energia, antes mesmo da existência das enzimas.