Ciência

Design espetacular na fotossíntese

por Roberto E. Biaggi, Ph.D.

Você já ouviu falar do rubisco? Todas as coisas vivas precisam de energia para se desenvolver. Nós, que somos os únicos que podemos analisar e refletir sobre essas coisas, também precisamos de energia para pensar e agir. Por exemplo, para o nosso coração bater, ele deve contrair as fibras do miocárdio, que dependem da energia química do ATP (trifosfato de adenosina), que depende da energia química nas ligações moleculares, que depende da energia dos alimentos, que depende da fotossíntese, que depende da luz, etc. Estamos diante de uma série causal essencial. Se alguma dessas causas estivesse faltando, como por exemplo, a fotossíntese, o efeito também não ocorreria.

Vamos refletir sobre uma causa essencial: A fotossíntese. Você sabia que nós, humanos, consumimos 250ml de oxigênio puro por minuto? Sempre dizemos que precisamos de oxigênio para viver. E é verdade, todos os eucariotos, incluindo organismos superiores como plantas e animais, precisam de oxigênio para viver. Mas, para que é especificamente necessário o oxigênio? Para que possam ocorrer as reações químicas que produzem energia na respiração celular (o processo é chamado de fosforilação oxidativa), produzindo ATP, que é a molécula bioquímica que fornece energia para quase todo o trabalho do corpo humano que requer energia.

E de onde veio esse oxigênio? Do ar da atmosfera. Mas, como é que esse oxigênio está sempre disponível na forma de O2 em uma porcentagem de cerca de 21%? Graças à fotossíntese. As algas verdes e cianobactérias nos oceanos produzem 70% do oxigênio livre produzido na terra e nas plantas terrestres o restante. Desse modo, a fotossíntese, por meio da divisão das moléculas de água e graças à luz nas reações luminosas dos fotossistemas nas membranas dos tilacóides (nas algas e nas plantas essas membranas estão em organelas especiais chamadas cloroplastos), produz oxigênio. Que design fantástico neste maquinário, incluindo moléculas, estruturas, motores e reações ricas em informações!

E isso não é tudo. Acontece que outro aspecto essencial da fotossíntese é a conversão da energia da luz em energia química que é armazenada nos alimentos. Essa energia química é armazenada em moléculas de carboidratos, como o açúcar e o amido. Esse processo de síntese gera reações que não dependem diretamente da luz. É conhecido como o ciclo de Calvin. E é assim que o dióxido de carbono na atmosfera se fixa e se liga a uma molécula orgânica existente: o rubisco. Seu nome é mais longo: ribulose 1,5-bisfosfato carboxilase / oxigenase. E com o ATP e outra molécula de energia produzida na fase leve, eles acabam fazendo carboidratos como a glicose. A rubisco é uma enzima proteica (depende de informações genéticas) e a mais abundante da biosfera. Além disso, forma 40% do conteúdo total de proteínas nas plantas. E mais ainda, calcula-se que mais de 90% do carbono orgânico da biomassa do planeta é produto da ação da rubisco.

Analisando esses dados, alguns pensam que, de acordo com as evidências científicas, é astronomicamente impossível que a fotossíntese tenha evoluído. Em uma teoria recente, os autores concluem que a rubisco foi capaz de evoluir até um ponto de “perfeição quase perfeita” em muitas plantas. Em outras palavras, é quase perfeitamente otimizado. Rubisco é a “pedra angular” da autotrofia, e essa enzima apresenta um quebra-cabeça “abominavelmente desconcertante” – na linguagem de Darwin – para explicar sua origem e funcionalidade excepcional.

Vejamos a água nos oceanos. Nele existem organismos fotossintéticos fantásticos, como as cianobactérias. Um deles, descoberto em 1986 e chamado Prochlorococcus marinus, que é o menor organismo unicelular fotossintético da Terra, com apenas meio milésimo de milímetro de tamanho, é tão abundante que juntos pesam duas vezes mais que todos os humanos no mundo. Não apenas produzem uma grande porcentagem do oxigênio global por meio da fotossíntese, mas, junto com outras cianobactérias semelhantes, fixam 50% do carbono marinho. São máquinas fotossintéticas extremamente eficientes.

E como se isso não bastasse, nessas cianobactérias a enzima rubisco está em compartimentos chamados carboxissomos, que são microcompartimentos bacterianos (BMC) com forma geométrica icosaédrica (20 faces triangulares), e com todas as proteínas e moléculas necessárias para a fixação de carbono em a fabricação de carboidratos. Esses carboxissomos são feitos de proteínas especiais que constituem as facetas do icosaedro, todas especificadas por informações complexas, codificadas em genes e precisamente dobradas para essa função especial.

Tudo isso por si só é fantástico, mas ainda mais quando pensamos que no universo existe um “extraordinário conjunto de coincidências”, que torna possível a criação de oxigênio pela fotossíntese, a partir da energia específica nos comprimentos de onda da luz visível, até as propriedades únicas da água, todo esse grau de ajuste fino para a vida é um design inteligente. E se somarmos o fato de que o carbono é a base da estrutura bioquímica dos seres vivos, e o papel desempenhado pela fotossíntese através da rubisco na fixação do carbono e na fabricação de carboidratos como fonte de matéria e energia para os organismos, em particular, vemos o propósito e o significado de tudo isso. Um Designer poderoso e inteligente tinha e tem tudo isso em mente, e não podemos deixar de agradecer e adorar nosso amoroso Criador!