As definições da vida - por Carl Sagan

Carl Sagan era não só uma das maiores mentes científicas da história moderna, ele era também um humanista implacável com uma visão profunda sobre a espiritualidade, psicologia, literatura, biologia e filosofia. Em muitos de seus discursos, ele apresentava uma visão genial e marcante de conceitos que, para muitos, parecem abstratos e raramente são discutidos em rodinhas de conversas, mesas de bar ou reuniões ocasionais, entretanto, pertencem à lista das nossas maiores dúvidas e questionamentos. Uma delas é a definição do que é a vida, na qual Sagan conduz-se com sua eterna maestria literária no texto a seguir. Confira:

"Muito se sabe sobre a vida. Anatomistas e taxonomistas têm estudado as formas e as relações das mais de 1 milhão de espécies distintas de plantas e animais. Fisiologistas têm investigado o funcionamento bruto de organismos. Bioquímicos sondaram as interações biológicas das moléculas orgânicas que compõem a vida no nosso planeta. Biólogos moleculares descobriram as moléculas responsáveis para a reprodução e a passagem de informação hereditária de geração em geração, um assunto que os geneticistas tinham anteriormente estudado sem ir para o nível molecular. Ecologistas perguntaram sobre as relações entre organismos e seus ambientes, etólogos, o comportamento dos animais e plantas, embriologistas, o desenvolvimento do complexos organismos de uma única célula, biólogos evolucionistas, o surgimento de organismos a partir de formulários pre-existentes sobre o tempo geológico. 

Apesar do enorme fundo de informações que cada uma destas especialidades biológicas tem, é um fato notável que nenhum acordo geral existe na questão do que é que está sendo estudado. Não há nenhuma definição geralmente aceita sobre a vida. Na verdade, há uma certa tendência claramente discernível para cada especialidade biológica definir a vida em seus próprios termos. As pessoas em média também  tendem a pensar sobre a vida em seus próprios termos. Por exemplo, um homem na rua se pergunta sobre a vida em outros planetas, muitas vezes ele retrata a vida de um tipo de humanoide distinto vivendo em outros planetas. Muitas pessoas acreditam que os insetos não são animais, pois "animais" significam "mamíferos".

Homens tendem a definir coisas em termos familiares. Mas as verdades fundamentais podem não estar sendo familiarizadas. Das seguintes definições, as duas primeiros estão em termos familiares em todos os dias vida; as próximas três são baseadas em conceitos mais abstratos. E quadros teóricos.

Fisiológica

Por muitos anos, vida foi uma definição fisiológica e popular. a vida foi definida como qualquer sistema capaz de realizar uma série de funções como comer, metabolizar, excretar, respirar, movimentar, crescer, reproduzir e ser sensível a estímulos externos. Mas muitas dessas propriedades também são presentes em máquinas que ninguém está disposto a chamar de viva, ou ausentes em organismos que todo mundo está disposto a chamar de vivo. Pode-se dizer, por exemplo, que um automóvel pode comer, metabolizar, excretar, respirar, mover-se e responder a estímulos externos. E um visitante de outro planeta, julgando os números enormes de automóveis na Terra e a maneira em que cidades e paisagens têm sido projetadas para o benefício especial de automóveis, poderia muito bem acreditar que os automóveis não estão apenas vivos mas estão formando a vida dominante no planeta. O Homem, no entanto, professa a conhecer-se melhor. Por outro lado, algumas bactérias não respiram, mas ao invés disso, elas vivem os seus dias alterando o estado de oxidação do enxofre.

Metabólica

A definição metabólica é ainda popular para muitos biólogos. Descreve um sistema vivo como um objeto com um limite definitivo, continuamente, trocando alguns dos seus materiais com os seus arredores, mas sem alterar suas propriedades gerais, pelo menos durante algum período de tempo. Mas novamente, existem exceções. Há sementes e esporos que permanecem, tanto quanto se sabe, perfeitamente dormentes e totalmente sem atividade metabólica em baixas temperaturas por centenas, talvez milhares de anos, mas que podem reviver perfeitamente bem submetidos às mais amenas condições. Uma chama, como a de uma vela em um quarto fechado, vai ter uma forma perfeitamente definida com limite fixo e será mantida pela combinação de suas ceras orgânicas com o oxigênio molecular, produzindo dióxido de carbono e água. Uma reação química semelhante, que aliás, é fundamental para uma vida mais selvagem na terra. As chamas também têm uma capacidade bem conhecida de crescimento.

Bioquímica

Uma definição biológica, bioquímica ou molecular considera os organismos vivos como sistemas que podem ser reproduzidos por informação hereditária codificada em moléculas de ácido nucleico e que metabolizam, controlando a taxa de produção de reações químicas utilizando catalisadores proteicos, conhecidos como enzimas. Em muitos aspectos, isso é mais gratificante do que as definições fisiológicas ou metabólicas da vida. No entanto, mesmo assim elas são consideradas contra-exemplos. 

Parece existir alguma evidência de que um agente semelhante ao vírus chamado scrapie não contém ácidos nucleicos, embora a hipótese de que os ácidos nucleicos do animal hospedeiro possa, contudo, estar envolvido na reprodução do vírus do tremor epizoótico, o scrapie. Além disso, uma definição estritamente em termos químicos parece peculiarmente vulnerável. Isso implica que, se uma pessoa é capaz de construir um sistema que tenha todas as propriedades funcionais de vida, ela ainda não estaria viva se não tivesse as moléculas que os biólogos terrestres apreciam - e são feitos delas.

Genética

Todos os organismos na Terra, da mais simples célula até o próprio homem, são máquinas com poderes extraordinários que, sem esforço, realizam transformações complexas de moléculas orgânicas, exibindo comportamento com elaborados padrões e constroem indefinidamente matérias primas no ambiente com cópias mais ou menos idênticas de si mesmo. Como poderia essas máquinas com tal impressionante complexidade e de beleza tão deslumbrante surgirem? A resposta, e hoje em dia há excelentes evidências científicas desta, primeiramente foi discernida pelo evolucionista Charles Darwin nos anos antes da publicação de sua obra que marcou época em 1859, " A Origem das espécies". Uma reformulação moderna de sua teoria da seleção natural é algo assim: A informação hereditária é transportada por grandes moléculas conhecidas como os genes, compostas de ácidos nucleicos. Genes diferentes são responsáveis pela expressão das características diferentes do organismo. Durante a reprodução do organismo, os genes também se reproduzem, ou se replicam, passando instruções com várias características para a próxima geração. Ocasionalmente, existem imperfeições, chamadas mutações, na replicação desses genes. Uma mutação altera as instruções por uma característica ou características particulares.

E isso é verdadeiro, no sentido de que sua capacidade para a determinação uma dada característica do organismo permaneça intacta por gerações até que o gene mutado seja por si só mutado. Algumas mutações, quando expressas, produzirão características favoráveis para o organismo; organismos com tais genes favoráveis serão reproduzidos preferencialmente do que aqueles sem tais genes. A maioria das mutações, no entanto, revelam-se prejudiciais e muitas vezes levam a alguma deficiência ou a morte do organismo. Para ilustrar isso, é pouco provável que se possa melhorar o funcionamento de um relógio elegantemente trabalhado depois de uma queda de um edifício alto. O relógio poderá funcionar melhor, mas é altamente improvável. A mudança benéfica e a mudança hereditária, no entanto, ocorre ocasionalmente; o que resulta em um organismo mais bem adaptado ao seu ambiente. Desta forma, os organismos lentamente evoluem para uma melhor adaptação, e, na maioria dos casos, para uma maior complexidade. 

Esta evolução ocorre, no entanto, apenas a um enorme custo: o homem existe hoje, complexo e razoavelmente bem adaptado, somente por causa de milhares de mortes de organismos menos adaptados e um pouco menos complexos. Em suma, a teoria de Darwin da seleção natural afirma que organismos complexos desenvolvidos, ou evoluídos, atravessam o tempo por causa de replicação, mutação e replicação de mutações. A definição genética da vida, portanto, seria: um sistema capaz de evoluir por seleção natural. 

Esta definição coloca grande ênfase sobre a importância da replicação. Na verdade, qualquer enorme esforço de um organismo biológico é direcionado para a replicação, ainda que não tenha qualquer vantagem óbvia sobre o organismo replicante. Alguns organismos, muitos híbridos, por exemplo, não replicam. Mas suas células individuais sim. Também é verdade que a vida definida desta forma não exclui a duplicação sintética. Deve ser possível construir um máquina que seja capaz de produzir cópias idênticas de si a partir de blocos de construção pré-formados que dominam a paisagem mas que organizam seus descendentes de uma maneira ligeiramente diferente, caso aconteça uma mudança aleatória em sua instruções. Uma tal máquina, evidentemente, também replicaria suas instruções. Mas o fato de que uma máquina satisfaria a definição genética da vida não é um argumento contra tal definição; na verdade, se os blocos de construção fossem bastante simples, uma máquina teria a capacidade de evoluir para sistemas muito complexos que teriam provavelmente todas as outras propriedades atribuídas à sistemas vivos. 

A definição genética tem o adicional vantagem de ser expressa puramente em termos funcionais: Isso não depende de nenhuma escolha particular das moléculas constituintes.

A improbabilidade de organismos contemporâneos - tratados mais detalhadamente abaixo - é tão grande que estes organismos não poderiam possivelmente terem surgido por processos puramente aleatórios e sem continuidade histórica. Fundamental para a definição genética da vida, é a crença de que um certo nível de complexidade não pode ser alcançado sem a seleção natural.

Termodinâmica

Termodinâmica distingue os sistemas abertos dos fechados. Um sistema fechado é isolado do resto do ambiente não troca nem luz, nem calor, nem se comunica com seu entorno. Um sistema aberto é onde essas trocas ocorrem. A segunda lei da termodinâmica afirma que, em um sistema fechado, nenhum processo que possa aumentar o valor líquido (ou a diminuição de sua entropia líquida) não pode ocorrer no sistema. Assim, o universo como um todo está constantemente movendo em direção a um estado de completa aleatoriedade, distante de qualquer ordem, padrão ou beleza. Este destino tem sido conhecido desde o século XIX como a morte térmica do universo. 

No entanto, os organismos vivos são manifestamente ordenados e à primeira vista, parecem apresentar uma contradição com a segunda lei da termodinâmica. Os sistemas vivos podem então serem definidos como regiões localizadas onde há um contínuo aumento da ordem. Sistemas vivos, no entanto, não estão realmente em contradição com a segunda lei. Eles aumentam sua ordem à custas de uma maior diminuição de ordem do universo. Os sistemas vivos não são fechados mas sim abertos. A vida na Terra, por exemplo, é dependente do fluxo de luz solar, que é utilizada por plantas para construir moléculas complexas com mais simples. Mas a ordem que resulta aqui na Terra é mais do que compensada pela redução da ordem do Sol, através dos processos termonucleares responsáveis pela radiação solar.

Alguns cientistas argumentam, com base na termodinâmica bastante geral em sistemas abertos, que a ordem de um sistema aumenta a energia que flui através dele, e além disso, isso ocorre por meio do desenvolvimento de ciclos de carbono. Um ciclo biológico simples na Terra é o ciclo do carbono. O carbono do  CO2 atmosférico é constituído por plantas e convertido em hidratos de carbono através de procesos de fotossíntese. Esses carboidratos são, em última análise, oxidados por plantas e animais para extraírem energia útil trancada em suas ligações químicas. 

Na oxidação de hidratos de carbono, o dióxido de carbono é devolvido na atmosfera, completando o ciclo. Demonstrou-se que os ciclos semelhantes desenvolvem-se espontaneamente na ausência de vida por fluxo de energia através de um sistema químico. Neste ponto de vista, ciclos biológicos são meramente uma exploração de sistemas vivendo daqueles  ciclos termodinâmicos pre-existentes na ausência de vida. Não são conhecidos processos termodinâmicos de sistemas abertos na ausência de replicação que sejam capazes de conduzir-se para tipos de complexidade que caracterizam os sistemas biológicos.

É evidente, no entanto, que a complexidade da vida na Terra surgiu através de replicação, embora vias termodinamicamente favorecidas certamente têm sido utilizadas.

A existência de diversas definições de vida certamente significa que a vida é algo complicado. A compreensão fundamental dos sistemas biológicos já existia desde a segunda metade do século XIX. Mas o número e a diversidade de definições sugerem outra coisa também. Conforme detalhado abaixo, todos os organismos na Terra estão extremamente e intimamente relacionados, apesar das diferenças superficiais. O padrão fundamental, tanto da forma como da matéria, de toda a vida na terra é essencialmente idêntica. Como sugiro, esta identidade provavelmente implica que todos os organismos na Terra irão evoluir a partir de uma única instância da origem da vida. É difícil generalizar a partir de um único exemplo, e este aspecto biólogo é fundamentalmente deficiente quando comparado, digamos, com o químico, o físico, o geólogo ou o meteorológico, que, nos dias atuais, podemos estudar os aspectos de cada uma dessas disciplinas além da Terra.

Se houver realmente apenas um tipo de vida na Terra, então estão faltando perspectivas de sua forma mais fundamental."

Traduzido e adaptado de Universidade do Colorado