Afinal, o que é um ser vivo?

A compreensão da relação entre causa e efeito é um dos pilares da ciência. A predição do efeito é quase sempre bem-sucedida quando chutamos (causa) uma pedra de certo tamanho. Esperamos, também, que chutar uma pedra idêntica nas mesmas condições leve a pedra para o mesmo lugar à mesma distância. Porém, chutar um cachorro desconhecido produz resultados inesperados, distintos e, às vezes, perigosos. Esta comparação sugere que entendemos a diferença entre um objeto macroscópico inanimado e um ser vivo que, sensível ao seu ambiente, tem história. Com esta certeza poderia se esperar que fosse trivial chegar a uma definição consensual sobre a natureza de um ser vivo, e diferenciá-lo de um objeto não vivo.

A título de exemplo apresento algumas definições de vida:

a) um sistema químico autossustentável capaz de passar por evolução darwiniana;
b) uma propriedade emergente de um sistema complexo e organizado que pode manter a homeostase, reproduzir-se e evoluir.

Vivo é também um sistema aberto que mantém baixa entropia (alta ordem) ao consumir energia do ambiente e exportar entropia. (Desta última definição se depreende que quem a fez não entende o que é entropia. Recomendo para aqueles que aceitam esta definição anticientífica que leiam Entropy, The greatest Blunder in the History of Science, de Arieh Bem-Naim.) Vida pode ser a capacidade de autossustentação, crescimento e decadência ou governada por uma “força vital” ou energia que distingue os organismos vivos da matéria inanimada.

A vida não se limita à matéria orgânica, mas pode incluir sistemas autorreplicantes e adaptativos, como organismos digitais ou IA. A vida poderia existir em formas não baseadas em carbono, como entidades baseadas em silício ou seres baseados em energia, como especulado na ficção científica e na ciência teórica. Cada definição reflete uma visão diferente por meio da qual a vida pode ser entendida, seja científica, filosófica ou religiosa. Muitas religiões definem a vida como um dom sagrado de um ser divino, muitas vezes ligado ao conceito de uma alma ou espírito que transcende a existência física e a matéria como a conhecemos.

Como se pode apreciar, a definição do que constitui um ser vivo e de como este se diferencia de um objeto não vivo não é trivial e muito menos consensual. Um grande desafio para detectar e definir a vida é que, até agora, só encontramos um exemplo no Universo: a vida na Terra.

Além do problema conceitual da falta de consenso sobre a definição do vivo, que toma sempre como referência a vida na Terra, como poderemos esperar reconhecer formas de vida extraterrestres?
Os livros-texto descrevem a vida usando uma lista, mais ou menos longa, de propriedades que seriam inerentes à matéria viva. Mas essas listagens, longe de definir o mínimo necessário para caracterizar vida, se referem, de novo e quase sempre, às propriedades daquilo que conhecemos na vida na Terra. Crescimento, reprodução, capacidade de adaptação e metabolismo (reações químicas cuja energia impulsiona a atividade biológica) são algumas destas propriedades.

Pilares da vida, por exemplo, poderiam ser: programa, improvisação, compartimentação, energia, reprodução, adaptabilidade e isolamento. É fácil, porém, encontrar exceções, em que pelo menos um desses pilares está ausente. A mula, que sabemos viva, não se reproduz. Um coelho, sem sua parceira, também não se reproduz. Entidades na fronteira entre vivos e não vivos também minam as listas. Os vírus são o caso marginal mais conhecido. Alguns cientistas afirmam que um vírus não está vivo, pois não pode se reproduzir sem sequestrar a máquina de replicação de sua célula hospedeira. Já bactérias parasitas, como a Rickettsia, são consideradas vivas, apesar de serem incapazes de viver independentemente. Assim, é possível argumentar que todos os parasitas podem não ser vivos sem anfitriões. Enquanto isso, o Mimivírus — um vírus gigante, visível em microscópio, descoberto em uma ameba — se parece tanto com uma célula que foi inicialmente confundido com uma bactéria. Humanos também têm criado casos marginais, como os organismos projetados. Um exemplo é Synthia, uma bactéria sintética que não sobrevive fora de laboratório.

Uma abordagem possível sobre a definição da vida é a teoria da evolução por seleção natural de Charles Darwin, que descreve o processo que dá à vida a capacidade de se adaptar ao seu ambiente. A vida também poderia ser um sistema químico autossustentável capaz de evoluir. Mas pensar em evolução pode ser limitante na definição do que, aqui e agora, é vida, pois introduz uma nova variável adicional: o tempo.

Em 2011, o biofísico Edward Trifonov tentou quebrar o impasse comparando 123 definições para encontrar um consenso, reunindo palavras em grupos e contando as frequentemente mais usadas para produzir uma definição mínima ou concisa: a vida é autorreprodução com variações. As variações na definição de Trifonov são o resultado de mutações (erros de cópia) que ocorrem durante a reprodução, que cria a variedade em uma população, permitindo a sobrevivência dos indivíduos mais aptos por meio da evolução por seleção natural.

Mesmo com todas as discordâncias, podemos nos balizar por alguns consensos. A maioria dos cientistas sugere que a origem da vida na Terra advém da matéria inanimada, por meio de um aumento espontâneo e gradual da complexidade molecular. O aumento na complexidade molecular, que pode resultar em macromoléculas como proteínas ou ácidos nucleicos, conduz a definições de vida mais aceitas, mas referidas já a organismos conhecidos. Antes da existência de macromoléculas, no entanto, um ser vivo ainda poderia ser descrito como um sistema delimitado por uma fronteira física, o que permite, de dentro da fronteira, a assimilação de nutrientes e energia externos ao sistema, capaz de se manter e de se regenerar devido às suas atividades internas. A essencialidade de uma fonte externa de energia decorre da necessidade de um ser vivo de manter, continuamente, a sua estrutura e ao mesmo tempo conseguir responder a mudanças no entorno.

Muitos cientistas (ainda) lutam para chegar a uma definição consensual do que é vida. Quiçá, se lessem com muita atenção o trabalho original de Maturana em que se define um novo termo, a “autopoiese”, seria possível que o consenso aparecesse mais rápido.

É conveniente apresentar aqui, numa tradução livre, partes do trabalho de F. G. Varela, H. R. Maturana e R. Uribe, Autopoiesis: The Organization of Living Systems, its Characterization And a Model.

Apesar de sua diversidade, todos os sistemas vivos devem compartilhar uma organização comum que reconhecemos implicitamente ao chamá-los de “vivos”. No momento, não existe uma principalmente porque os grandes desenvolvimentos das noções moleculares, formulação dessa organização, genéticas e evolucionárias na biologia contemporânea levaram à supervalorização de componentes isolados, por exemplo, para considerar a reprodução como uma característica necessária da organização viva.

Portanto, não se deve perguntar sobre a organização que torna um sistema vivo, uma unidade completa e autônoma que é viva, independentemente de se reproduzir ou não. Como resultado, os processos dependentes da história (evolução, ontogênese) e independentes da história (organização individual) foram confundidos na tentativa de fornecer uma única explicação mecanicista para fenômenos que, embora relacionados, são fundamentalmente distintos.

Afirmamos que a reprodução e a evolução não são características constitutivas da organização viva e as propriedades de uma unidade não podem ser definidas somente por meio da contabilização das propriedades de seus componentes. Nossa proposta é que os seres vivos se caracterizam por, literalmente, produzirem-se continuamente a si mesmos — ao chamarmos a organização que os define de organização autopoiética.

Um ser vivo primordial e (por definição de Maturana) autopoiético possui um sistema que o separa do entorno e dos objetos não vivos. Este sistema-fronteira permite comunicação seletiva com o ambiente externo. A organização autopoiética é uma unidade de produção de componentes que mantém a organização da unidade autopoiética. Uma célula, por exemplo, contém uma rede de reações químicas que produzem moléculas que geram a mesma rede de reações que as produziu, mantendo a célula como uma unidade material. Assim, a célula, como uma unidade física, topográfica e operacionalmente separável do fundo, permanece como tal somente na medida em que essa organização continua, independentemente de suas mudanças de forma e da especificidade de suas reações químicas constitutivas.

Enquanto um sistema autopoiético existir, sua organização é invariável; se a rede de produções de componentes que definem a organização for interrompida, a unidade se desintegra. Assim, um sistema autopoiético tem um domínio no qual pode compensar as perturbações por meio da realização de sua autopoiese e, nesse processo, permanecer uma unidade. Embora a autorreprodução não seja uma característica necessária da organização viva, sua ocorrência nos sistemas vivos como os conhecemos é uma condição necessária para a geração de uma rede histórica de unidades autopoiéticas geradas sucessivamente, não necessariamente idênticas, ou seja, para a evolução.

Essa linha de pensamento se refere exclusivamente às necessárias redes de reações que conservam a organização de um ser autopoiético. Neste ser se permitem interações com o meio, mas mantendo a integridade da unidade. Nessa interação podem-se captar elementos que permitem a operação da rede. Estas propostas permitem uma definição universal que distingue um ser vivo primordial de um objeto não vivo, que quiçá pode também ser usada para pesquisar vida extraterrestre.

Entender, pois, a diferença entre uma pedra e um cachorro não é suficiente para descrever as propriedades mínimas de um ser vivo primordial e diferenciá-lo de um objeto não vivo.

(*) Hernan Chaimovich, Professor Emérito do Instituto de Química da USP e ex-presidente do CNPq

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