A vida como a conhecemos requer fa³sforo. a‰ um dos seis principais elementos químicos da vida, forma a espinha dorsal das moléculas de DNA e RNA, atua como a principal moeda de energia em todas as células e ancora os lipa­dios que separam as células do ambiente circundante.

Mas como um ambiente sem vida no ini­cio da Terra forneceu esse ingrediente-chave?

"Por 50 anos, o chamado 'problema do fosfato' tem atormentado estudos sobre a origem da vida", disse o primeiro autor Jonathan Toner , professor assistente de pesquisa da Universidade de Washington e ciências espaciais da Universidade de Washington.

O problema éque as reações químicas que fazem os blocos de construção dos seres vivos precisam de muito fa³sforo, mas o fa³sforo éescasso. Um novo estudo da UW, publicado em 30 de dezembro na Proceedings da Academia Nacional de Ciências, encontra uma resposta para esse problema em certos tipos de lagos.

O estudo concentra-se em lagos ricos em carbonatos, que se formam em ambientes secos dentro de depressaµes que canalizam a drenagem da águada paisagem circundante. Devido a s altas taxas de evaporação, as a¡guas do lago se concentram em soluções salgadas e alcalinas ou de alto pH. Tais lagos, também conhecidos como lagos alcalinos ou refrigerantes, são encontrados nos sete continentes.

Os pesquisadores analisaram primeiro as medidas de fa³sforo nos lagos ricos em carbonato existentes, incluindo o Mono Lake, na Califa³rnia, o Lago Magadi, no Quaªnia, e o Lonar Lake, na andia.

Embora a concentração exata dependa de onde as amostras foram coletadas e em que estação, os pesquisadores descobriram que os lagos ricos em carbonato tem até50.000 vezes os na­veis de fa³sforo encontrados na águado mar, rios e outros tipos de lagos. Essas altas concentrações apontam para a existaªncia de algum mecanismo natural comum que acumula fa³sforo nesses lagos.

Hoje, esses lagos ricos em carbonato são biologicamente ricos e sustentam uma vida que varia de micróbios aos famosos bandos de flamingos do lago Magadi. Esses seres vivos afetam a química do lago. Assim, os pesquisadores fizeram experimentos de laboratório com garrafas de águarica em carbonato em diferentes composições químicas para entender como os lagos acumulam fa³sforo e como as altas concentrações de fa³sforo poderiam entrar em um ambiente sem vida.

Um lago na califa³rnia com alto teor de sal

O Mono Lake, no leste da Califa³rnia, não tem vaza£o, permitindo que os sais se acumulem ao longo do tempo. Os altos sais neste lago rico em carbonatos podem se transformar em pilares. Matthew Dillon / Flickr

A razãopela qual essas a¡guas tem alto teor de fa³sforo éo seu teor de carbonatos. Na maioria dos lagos, o ca¡lcio, que émuito mais abundante na Terra, liga-se ao fa³sforo para produzir minerais sãolidos de fosfato de ca¡lcio, aos quais a vida não pode acessar. Mas em a¡guas ricas em carbonato, o carbonato supera o fosfato para se ligar ao ca¡lcio, deixando parte do fosfato solto. Testes de laboratório que combinaram ingredientes em diferentes concentrações mostram que o ca¡lcio se liga ao carbonato e deixa o fosfato dispona­vel livremente na a¡gua.

"a‰ uma idanãia direta, que éseu apelo", disse Toner. "Resolve o problema do fosfato de maneira elegante e plausa­vel."

Os na­veis de fosfato podem subir ainda mais, chegando a um milha£o de vezes na águado mar, quando as a¡guas do lago evaporam durante as estações secas, ao longo das margens ou em piscinas separadas do corpo principal do lago.

"Os na­veis extremamente altos de fosfato nesses lagos e lagoas teriam impulsionado reações que colocariam fa³sforo nos blocos moleculares de RNA, protea­nas e gorduras, todos necessa¡rios para manter a vida", disse o co-autor David Catling , um UW professor de ciências da terra e do Espaço.

O ar rico em dia³xido de carbono na Terra primitiva, cerca de quatro bilhaµes de anos atrás, teria sido ideal para criar esses lagos e permitir que eles atingissem na­veis ma¡ximos de fa³sforo. Lagos ricos em carbonato tendem a se formar em atmosferas com alto dia³xido de carbono. Além disso, o dia³xido de carbono se dissolve na águapara criar condições a¡cidas que liberam com eficiência fa³sforo das rochas.

"O ini­cio da Terra era um lugar vulca¢nico ativo, então vocêteria muitas rochas vulcânica s frescas reagindo com dia³xido de carbono e fornecendo carbonato e fa³sforo aos lagos", disse Toner. "A Terra primitiva poderia ter hospedado muitos lagos ricos em carbonatos, que teriam concentrações de fa³sforo altas o suficiente para iniciar a vida".

Outro estudo recente dos dois autores mostrou que esses tipos de lagos também podem fornecer cianeto abundante para apoiar a formação de aminoa¡cidos e nucleota­deos, os blocos de construção de protea­nas, DNA e RNA. Antes disso, os pesquisadores tinham lutado para encontrar um ambiente natural com cianeto suficiente para sustentar uma origem da vida. O cianeto évenenoso para os seres humanos, mas não para os micróbios primitivos, e écrítico para o tipo de química que prontamente cria os blocos de construção da vida.

A pesquisa foi financiada pela colaboração da Simons Foundation sobre as origens da vida.