De onde viemos?

Texto Salvador Nogueira

Agora, enquanto você lê esta revista, uma incrível coincidência está acontecendo. Pela segunda vez na história do Universo, esse exato conteúdo de partículas e subpartículas, matéria e energia, que você costuma chamar de “eu” está reunido exatamente no mesmo lugar do espaço.

A primeira vez foi há 13,7 bilhões de anos. E a organização de todos esses elementos que faziam parte de você era bem diferente. Na verdade, tudo estava na forma de energia – e misturado a todas as outras coisas que existem no Universo. Eu, você e esta revista éramos a mesma coisa, condensados num amontoado absurdamente denso de energia. Tudo bem apertado, concentrado num espaço mínimo – esse foi o instante imediatamente após o big-bang.

A grande explosão que deu origem a tudo não aconteceu num determinado lugar. Rolou aqui, ali e em toda parte. É que todos os lugares também estavam espremidos num ponto bilhões de vezes menor que uma cabeça de alfinete. E lá estávamos nós, embaralhados num mar de energia explosiva. Logo, com todo esse amontoado, o Universo trataria de acabar com isso e nos espalhar para todos os lugares possíveis – mas não sem antes ampliar todos os lugares possíveis.

Até que pudéssemos assumir nossa forma atual, uma longa jornada teria de ser percorrida. Essa é a história que você vai ler nas próximas páginas. A sua história, do big-bang até agora.

Bem, se tivéssemos de resumir em uma única palavra tudo que sabemos sobre o instante inicial do Universo, escolheríamos esta: nada. É como disse o astrofísico americano Carl Sagan sobre o big-bang: “Por que ele aconteceu é o maior mistério que se conhece. Mas o fato de ter acontecido é razoavelmente claro”. Quer dizer: sabemos com razoável precisão que, cerca de 13,7 bilhões de anos atrás, aquela microcabeça de alfinete começou a crescer. Nisso o Universo foi se diluindo. E uma parte daquela sopa de energia onde você estava esfriou, assumindo uma forma mais familiar: a de matéria.

Essas primeiras partículas de matéria de que se tem notícia foram batizadas de quarks. No Universo atual, elas não existem soltas, porque outras partículas, chamadas de glúons, impedem que elas vivam sua vida independentemente – os glúons são o superbonder da matéria.

O Universo, porém, ainda fervia. Era tão quente por lá que quarks e glúons se agitavam como pipoca na panela, e não existiam misturados. Viviam separados num estado chamado de plasma de quark-glúon, que chegou a ser criado por um pentelhésimo de segundo num acelerador de partículas do Laboratório Nacional Brookhaven, EUA, em 2005. Isso nos deu uma boa pista do que foi essa época. E do que viria depois.

Conforme o Universo foi se resfriando, os quarks e os glúons começaram a se entender. Então os primeiros começaram a se reunir, em trios, para formar os muito mais conhecidos prótons e nêutrons.

Tudo isso aconteceu em mais ou menos 10 milésimos de 1 milésimo de segundo. A essa altura, você já era um amálgama de prótons e nêutrons, misturados de uma forma indistinta – nada que realmente desse para chamar de “eu”. Mas era um belo começo. E o próximo passo era juntar esses prótons, nêutrons e elétrons na forma de átomos.

Tenha em mente que, durante todo o processo, o Universo continuava a se resfriar e a se diluir (coisa que ele está fazendo até hoje). Cem segundos depois do big-bang, então, quando o Cosmos atingiu uma temperatura mais amena, de mais ou menos 10 milhões de graus Celsius), essa brincadeira de colar prótons, nêutrons e elétrons passou a ser possível. Surgiam os primeiros átomos. Primeiro, os de hidrogênio – forma atômica mais simples, composta de um próton, solitário ou acompanhado por um ou dois nêutrons. E, rodopiando em volta dele, um elétron (outra partícula que, como o quark, nasceu um pouco depois da grande explosão).

Depois disso, já com um belo estoque de hidrogênio em mãos, o Cosmos passou a colar esses átomos uns nos outros para formar o 2o elemento mais simples, o hélio, com dois prótons e um ou dois nêutrons no núcleo. Em seguida deu para formar mais um pouquinho de lítio, o 3º elemento, mas aí o Universo ficou frio demais para seguir com esse processo de fusão nuclear. Saldo final: 300 segundos após o big-bang, o Cosmos tinha 75% de hidrogênio, 25% de hélio e umas pitadinhas de nada de lítio.

A última milha

Um Universo eternamente composto só de hidrogênio e hélio ia ser bem sem graça. Não dá para criar vida (leia-se você) com esses elementos. Então, o Cosmos precisou dar um jeito. Ele criou as estrelas – pequenas fábricas de novos elementos.

A melhor forma de imaginar uma estrela é pensar numa imensa bola de gás, feita basicamente de hidrogênio, com umas pitadas de hélio. Ela surge a partir de nuvens gasosas, que deviam ser bem abundantes logo no início do Universo.

Cabe à gravidade transformar as nuvens difusas em bolas compactas. E a força gravitacional exagera na dose, de modo que o astro recém-nascido se torna muito, muito denso. A pressão no interior dele atinge um ponto que leva os átomos de hidrogênio a grudar uns nos outros, formando mais hélio. Esse processo de fusão nuclear produz muita energia, e é isso que faz a estrela brilhar. Mas, se a função primordial da estrela é formar hélio a partir de hidrogênio, então qual é a diferença entre uma estrela e aquele cenário pouco após o big-bang? Bem, a vantagem da estrela é que ela não está se diluindo a passos largos, como todo o Universo do lado de fora – assim o processo de fusão pode seguir por milhões (ou bilhões) de anos.

Apertada pela gravidade, a estrela passa muito tempo fabricando hélio. O mais interessante, no entanto, é o que acontece a seguir. Quando o hidrogênio no núcleo estelar se esgota, ele se comprime mais, e a pressão se torna suficiente para usar o hélio como matéria-prima para a criação de elementos ainda mais pesados. Foi assim que nasceram os átomos grandes, com muitos prótons no núcleo, como o oxigênio e o carbono.

Claro, de nada adianta ter todas essas pequenas jóias da vida (o oxigênio, com o hidrogênio, forma a água, e o carbono, por sua vez, é a base para todas as moléculas complexas ligadas ao metabolismo biológico) se elas estão inacessíveis, trancafiadas no núcleo de uma estrela.

Felizmente para nós, o Universo tinha mais uma carta na manga: chega um momento em que o centro da estrela se comprime tanto que ela não agüenta mais. E dá sua estrebuchada final: o núcleo colapsa por conta do próprio peso e, num efeito rebote, o astro explode violentamente, expulsando suas camadas superiores. Esse fenômeno, que chamamos de supernova, espalha elementos pesados (a matéria-prima da gente) pelo espaço. Quer dizer: cada pedacinho que agora forma o seu corpo foi forjado dentro de várias supernovas Universo afora.

Bom, essa mesma gravidade que, mais hora menos hora, mata as estrelas também agiu em escalas maiores, reunindo enxames estelares em galáxias, e essas galáxias em aglomerados, e os aglomerados em superaglomerados, deixando o Universo parecido com uma teia de aranha… mas essa é uma outra história. Estamos aqui para dizer como você veio parar onde está agora, então vamos, sem mais delongas, prosseguir em nosso caminho.

Até este momento falamos de apenas 1 bilhão de anos após o big-bang. As galáxias já existem, as primeiras estrelas já explodiram em supernovas, e o Cosmos está ficando cada vez mais rico em átomos complexos. Concentremo-nos então numa única galáxia espiral, que hoje convencionamos chamar de Via Láctea. Avançando a fita mais 8 bilhões de anos, vamos descobrir que, na periferia dessa estrutura, uma nova estrela está se formando a partir de uma nuvem de gás. Era uma nuvem tênue para os padrões cósmicos, sem muita massa. Resultado: a estrela não se agigantou tanto, e o resultado foi um astro medíocre – de porte médio para pequeno. Esse foi o nada emocionante nascimento do Sol.

Ao redor dele, um disco composto de gás e poeira, já devidamente enriquecido com elementos pesados, acabou produzindo 8 bolotas mais parrudas que hoje chamamos de planetas. É numa dessas bolotas, a 3ª a contar do Sol, que a nossa história deu outro grande salto: fomos promovidos de poeira estelar a formas de vida.

Só que não foi fácil. A própria Terra não era nem de longe o lugar agradável que é hoje. Nosso 1o bilhão de anos foi marcado por surras memoráveis – o sistema solar recém-nascido tinha muito mais sujeira, e vira e mexe algum asteróide trombava aqui. Um desses choques, para você sentir o drama, foi com um objeto do tamanho de Marte. A pancada foi tão violenta que jogou bilhões de toneladas de matéria na órbita terrestre. A gravidade logo reuniria esses destroços numa bola de pedra com 1/4 do tamanho da Terra. Uma bola que agora chamamos de Lua, a maior testemunha daqueles tempos turbulentos.

A despeito dessa fase hostil de pancadaria cósmica, que durou até mais ou menos 3,9 bilhões de anos atrás (ou quase 10 bilhões de anos após o big-bang), a Terra foi um planeta que deu sorte, pois nasceu no lugar certo. Por sua distância do Sol, é um mundo que não fica nem muito frio nem muito quente. Isso quer dizer que uma substância muito especial, chamada água, pode existir numa forma muito especial, o estado líquido. Por causa disso, nosso planeta foi contemplado com as condições de preparar o grande sopão que daria origem à vida. Mas, para cozinhar seres vivos, não basta uma sopa qualquer – é preciso uma sopa de letrinhas.

Páginas da vida

Até o começo do século 20, o consenso científico era simples: as formas de vida eram compostas de algo diferente da matéria inanimada – algo especial, único, capaz de as tornar… bem, vivas. Hoje sabemos que não é assim. Na verdade, somos feitos dos mesmíssimos átomos que todo o resto. A diferença está na combinação desses átomos e na complexidade dessas relações. As formas de vida são baseadas em famílias de moléculas muito complicadas – algumas delas tão incríveis que nenhuma reação de laboratório consegue sintetizar. Mas, evidentemente, nada pode ter começado tão complicado assim.

Ainda não há certeza absoluta de como algumas substâncias inanimadas de repente se rearranjaram para produzir coisas vivas, mas a maioria dos cientistas acredita que tudo começou com apenas um tipo de molécula.

Vocês ainda não se conhecem? Então vamos apresentá-la de uma vez. RNA, leitor; leitor, RNA.

Tudo bem se você não se lembrar de ter ouvido falar nessa molécula. O RNA é um primo pobre do DNA. Ele serve ao mesmo propósito que seu parente mais conhecido (ou seja, armazenar os genes, as “receitas” químicas que fazem o grosso do trabalho na hora de tornar você o que você é) e o faz mais ou menos do mesmo jeito (com letrinhas químicas que formam a “linguagem” da vida).

Em compensação, o RNA é bem menos estável e resistente, o que faz dele uma opção hoje pouco privilegiada pelos seres vivos para armazenar sua biblioteca genética. Atualmente, o DNA é o rei.

Agora, como toda estrela que se preze, o DNA não se digna a fazer muito mais coisa além de ser o glorioso repositório da informação genética, o sensacional “livro da vida”. Para que ele realize toda essa magia hollywoodiana, um exército de outras moléculas, as proteínas, trabalha duro para ele.

Problema: como é extremamente improvável que elas tenham surgido sozinhas e, então, num momento sublime, se juntado com o DNA para formar a primeira célula viva, os cientistas acreditam que coube ao RNA iniciar a coisa toda.

Pobre, mas extremamente trabalhador, o RNA consegue, além de fazer o trabalho de armazenar genes, executar algumas funções mais simples que normalmente seriam atribuídas a outras substâncias – como se reproduzir, coisa essencial para que algo possa ser considerado vivo. Por seu caráter “faz-tudo”, o RNA seria a molécula mais indicada para iniciar o processo da vida.

Uma vez iniciada, ela estaria sujeita às regras da seleção natural – e uma das coisas de que ela mais gosta é de especialização, em nome da eficiência. Moléculas especializadas fazem melhor seus trabalhos do que moléculas faz-tudo.

Com essa mudança no mercado de trabalho, o RNA perdeu espaço. Surgiram proteínas que faziam certas atividades melhor do que ele, e seu primo DNA armazenava os genes com mais segurança. Nesse admirável mundo novo, o RNA acabou relegado a subempregos. Fazendo bicos em várias partes da célula, ele hoje serve, entre outras coisas, como motobói do DNA, levando pedaços de genes que precisam ser lidos e transformados em proteínas em outros lugares da célula. Mas não fique com dó. A história de decadência do RNA fez parte da evolução da vida, que, com seu aumento crescente de especialização e complexidade, ainda produziria outros fenômenos.

Revolução das células

Tudo que vive hoje é resultado de uma única molécula de DNA, que surgiu naquele ambiente de 4 bilhões de anos atrás e se mostrou eficiente a ponto de superar qualquer concorrência que possa ter surgido na época. Você, sua samambaia e as bactérias que vivem no seu intestino são todos parentes, filhos dessa criatura.

Essa grande mãe, veja só, produziu filhos tão diferentes por uma razão pouco nobre: um defeito de fabricação. Seu sistema de cópia do código genético de uma geração para outra tem falhas. Sempre surge alguma mudança na sopa de letrinhas do DNA. E elas vão se acumulando, até que, em alguns milhares de gerações, uma forma de vida pode dar origem a outras, bem diferentes. Se a transformação for para melhor (ou seja, ajudar o organismo a se replicar), ela é mantida. Se for para pior, termina apagada, numa linhagem condenada ao esquecimento. E assim caminhou a evolução. Só que em marcha lenta.

Por dois longos e tediosos bilhões de anos, tudo que vimos na Terra foi uma seqüência interminável de replicações de criaturas unicelulares, disputando para ver quem era melhor na arte da sobrevivência.

Então, cerca de 1,2 bilhão de anos atrás, algo revolucionário aconteceu. Algumas dessas células individuais descobriram que, se vivessem em conjunto, teriam mais chances de bater a concorrência. De início, formaram apenas colônias de células, mas logo a evolução tornou esse vínculo mais permanente, dando funções especializadas a cada uma das células. Seu próprio corpo é uma cooperativa formada por 10 mil trilhões delas. Mas a mais violenta explosão da vida teria de esperar mais uns 600 milhões de anos para acontecer. Aí é que, literalmente, o bicho iria pegar.

O milagre da multiplicação

A partir de 540 milhões de anos atrás a vida tomou conta do planeta, se multiplicando como nunca pelos oceanos. O que ninguém sabe é por quê. A única certeza é que nada disso teria acontecido se, ao longo dos bilhões de anos anteriores, algumas criaturas não tivessem desenvolvido uma tecnologia crucial para o surgimento da vida complexa: a fotossíntese.

Ao converter luz do Sol e gás carbônico em alimento, as criaturas que fazem fotossíntese desenvolveram uma maneira sustentável de viver (luz solar não ia faltar por aqui). Só que o mais importante é outra coisa: a fotossíntese gera moléculas de oxigênio (o O2).

A graça do oxigênio é que ele produz bastante energia. Quanto mais O2 tivesse na atmosfera, então, mais as portas estariam abertas para animais de grande porte, como nós, que consumimos trilhões de vezes mais energia que um ser unicelular. Usando o oxigênio como combustível, a vida cresceu. E há 230 milhões de anos essa mania de tornar as coisas grandes fez surgir os dinossauros – criaturas a meio caminho entre os répteis e as aves, que dominaram a Terra até um asteróide gigante se chocar com o planeta, há 65 milhões de anos, e acabar com a festa deles.

A essa altura, os primatas já estavam se desenvolvendo, ainda que fossem bem pequenininhos e vivessem na sombra dos dinos. Um longo caminho de evolução fez com que algumas dessas criaturas perdessem força, mas, para compensar, ganhassem em inteligência. Cerca de 2,5 milhões de anos atrás, surgiu o primeiro membro da família humana – o Homo habilis. Baixinho, atarracado, burro feito uma porta pelos padrões de hoje, mas já capaz de produzir ferramentas e pregar peças em espécies mais fortes.

A linhagem exata que sai do Homo habilis e chega até nós, o Homo sapiens, não está clara (e os antropólogos adoram brincar de escravos-de-Jó com as peças desse quebra-cabeça), mas o que sabemos com certeza é que, na África, cerca de 180 mil anos atrás, apareceram os primeiros seres humanos anatomicamente modernos – mais ou menos como você. De lá eles se espalharam pelos continentes.

Se tirarmos uma média de quanto dura cada geração humana (20 anos), é fácil calcular que a nossa distância genealógica para esses nossos ancestrais pioneiros é de umas 9 mil gerações. Pode parecer muito nesse contexto, mas, revisando a história toda que acabamos de contar, é uma quantidade ínfima de tempo. Uma analogia ajuda a explicar isso.

Imagine que a história do Universo até hoje seja uma partida de futebol, com seus dois tempos de 45 minutos. O surgimento do Sol e da Terra só se daria aos 14 minutos do segundo tempo. O surgimento da vida ocorreria aos 20 do segundo tempo, e a vida complexa quase aos 37. A explosão do Cambriano viria aos 40. Os dinossauros surgiriam aos 43 e meio, e morreriam um minuto depois. O Homo habilis surgiria faltando 8 décimos de segundo para o apito final, e o Homo sapiens entrou em campo com apenas 8 centésimos de segundo de bola ainda por rolar.

Quase nada, mas o suficiente para que a nossa espécie descobrisse de onde ela e todo o resto vieram. Hoje sabemos que o presente é só um piscar de olhos num Universo que muda o tempo todo. Mas e agora? Para onde vamos ? É o que a 2a parte desta matéria vai responder, na Super de dezembro. Até lá.