Quando e como o oxigênio apareceu

Afinal, qual é a população da Terra?
Voz dos Alienados 39

Uma das maravilhas químicas que aconteceram na Terra, ao meu ver, foi quando o oxigênio passou a existir na atmosfera. Até então, apenas bactérias anaeróbias, fungos e alguns toscos que caem de paraquedas aqui poderiam “respirar”. Quando eu falo de “respirar” não quero dizer estufar o peito e encher os pulmões de ar, já que há cerca de 3 bilhões de anos ninguém tinha pulmão, nem mesmo sapos tinham e por motivos óbvios. Aos poucos, isso foi mudando, até chegarmos na maravilhosa mistura de oxigênio e nitrogênio que temos hoje; entretanto, novas pesquisas indicam que o aparecimento do oxigênio pode ter acontecido antes do que se imagina. Saberemos mais sobre isso com o Livro dos Porquês.

Tudo começou quando apareceram os primeiros organismos fotossintetizantes: os antepassados das algas azuis. Hoje, temos os resquícios dessas formas de vida sob a forma de estromatólitos, que nada mais são que rochas calcárias, capazes de formar até mesmo recifes inteiros (não confundir com recifes de coral). O estromatólito NÃO É o ser vivo, propriamente dito, mas sim o sistema. Um complexo sistema de estromatólitos podem ser encontrados na Lagoa Salgada, no Rio de Janeiro. (saiba mais AQUI e AQUI)

Nesse tempo, e isso vai lá pra mais de 2 bilhões de anos (a estimativa do surgimento da vida, com as primeiras proteínas com capacidade de replicação,é de cerca de 3,5 Bilhões de anos), a atmosfera da Terra era densa e quente. Por causa do vulcanismo, havia altas taxas de gás carbônico (CO2) e metano (CH4), dois poderosos gases de efeito estufa. Pelos vieses da evolução biológica, apareceu organismos com capacidade de fazer fotossíntese. Com abundância de luz ultravioleta, minerais e CO2, estes organismos fizeram a festa e começaram a produzir oxigênio. Os níveis de oxigênio, portanto, aumentaram e a mínima faísca elétrica detonava o metano, produzindo mais gás carbônico (além de água, como em toda combustão completa), o que deixava as algas felizes da vida. Mais CO2, calor, luz UV e minerais garantiram que estes organismos se espalhassem. Quanto mais se espalhavam, mais oxigênio era produzido, mais metano era convertido em CO2, diminuindo o efeito estufa e esfriando a Terra, mais organismos apareciam; só que, desta vez, seria o aparecimento de animais (ainda nada de peixes, insetos e muito menos dinossauros) aproveitando-se da presença de oxigênio livre, O2. Nas altas camadas da atmosfera, o gás oxigênio era convertido em gás ozônio (a outra forma alotrópica do oxigênio: O3). O ozônio formou uma camada que ajudou a filtrar a incidência de raios ultravioleta.

O interessante disso tudo é que, apesar da diminuição da temperatura e redução da incidência de luz UV, o aumento da concentração de oxigênio molecular acabou quase matando toda a vida na Terra nesta época, dada sua alta reatividade química, onde boa parte do ferro metálico solto no ambiente — produzido nas entranhas das estrelas até formar o núcleo da Terra — foi oxidado, o hidrogênio do ar foi convertido em água e o enxofre foi oxidado a íons sulfato. Esta mudança foi de tão grande impacto que recebeu o nome de Grande Evento de Oxigenação, também conhecido pelo singelo nome de Catástrofe do Oxigênio!

Somente os seres que tinham capacidade de sobreviver nesse meio terrível poderia levar adiante sua reprodução. A Seleção Natural fez o seu serviço e selecionou quem estava apto a sobreviver naquelas condições. Um exemplo poderia ser as bactérias redutoras de sulfato, que sobrevivem reduzindo compostos sulfatados, formando sulfitos.

Quando apareceram as primeiras plantas (atualmente, não se considera algas como sendo plantas), esta concentração aumentou cada vez mais, povoando o planeta com florestas. Esta época recebeu o nome de “Período Carbonífero” (cerca de 350 milhões de anos), e foi nessa época que boa parte do CO2 atmosférico foi aprisionado sob a forma de matéria orgânica (não esqueçam que em nenhum momento até este período os vulcões pararam de exalar gás carbônico, e nem nos períodos subsequentes). Até então, os micro-organismos que nasciam, viviam e morriam acabaram formando leitos no solo, que foi preso por grandes camadas de sal — e, subsequentemente, de rochas — dando origem ao que conhecemos como petróleo. As árvores vivam e morriam e elas acabaram virando o que hoje conhecemos como carvão mineral.

Os dinossauros não tiveram nada ver nem com o petróleo nem com o carvão mineral. E isso tudo pode até parecer uma informação inútil, mas se não fosse por esses eventos (e da maneira que eles aconteceram), a Inglaterra jamais teria dado início à Revolução Industrial. Mas isso ficará para um outro artigo. Como é de praxe, eu devo avisar que os parágrafos anteriores foram uma ridícula simplificação resumida ao máximo. Coloquei aqui só para servir de introdução ao assunto propriamente dito, e que de fato irá nos interessar hoje (mentira! Tudo aqui é do seu interesse, ou eu jamais teria perdido tempo escrevendo).

Com o tempo, as quantidades de oxigênio se estabilizaram em cerca de 21% na atmosfera. Quantidades inferiores a 15% acarretam em inconsciência em nós, humanos, e com menos de 13% de oxigênio, Zé Maria vem te buscar.

Até então, estimava-se que o reino do oxigênio começou há cerca de 2,3 bilhões de anos, mas parece que isso se deu bem antes. Em experimentos de laboratório, o dr. Jacob Waldbauer, descobriu que a levedura — que não passa de um fungo — é capaz de produzir compostos que dependem do oxigênio para serem formados, mesmo que este microorganismo esteja em minúsculas quantidades do gás. Isso pode parecer um “Tá, e daí?”, mas o cerne da questão está em quando esta levedura começou a fazer isso. De acordo com as análises efetuadas, o aparecimento do oxigênio se deu algumas centenas de milhões de anos antes de sua estréia na atmosfera. Em outras palavras, havia oxigênio livre na Terra, mas não estava ainda nas camadas da atmosfera.

Peraí! Perdi uma parte. Do que você está falando?

Estou falando que o que se sabia da origem do oxigênio remetia-se quando ele estava na atmosfera, pronto para ser respirado pelos seres vivos, de forma que pudesse ser metabolizado. A pesquisa indica que já havia oxigênio sob a forma de gás, mas que ele ainda não tinha subido para fazer parte da atmosfera, isto é, ele estava diluído na água, e água era o que não faltava nessa época. Assim, nas camadas mais profundas do oceano e da terra (com letra minúscula, mesmo), havia uma boa parcela de gás oxigênio, que podia ser usado pelas leveduras, de forma a produzir outras substâncias. Até o referido gás estar em quantidade suficiente para se elevar até o céu e dar origem àquela catástrofe ambiental que falamos mais acima.

Ok. E o que saber isso melhorará a minha vida?

Na verdade, nada. Seu estado de debilidade é tão acentuado que nada fará diferença.

Os ancestrais das leveduras estudadas por Waldbauer descortinam mais um evento que aconteceu na história de nosso planeta. Ajuda a explicar como o oxigênio agiu tão rápido, a ponto de alterar a química da atmosfera, da água e das rochas. A bem da verdade, não foi rápida coisa nenhuma, simplesmente não sabia-se que havia oxigênio livre nas camadas profundas e o que teria surgido ali. É lógico que haveria oxigênio em quantidades expressivas lá embaixo, sem ter condições de subir, mas não se sabia direito como nem porque ele faria a diferença lá nas profundas, e como ele se espalhou pelos oceanos. Muito provavelmente, determinadas regiões do planeta tiveram ação mais acentuada do que em outras, mas isso não faz diferença perante o que conhecemos hoje. Nosso mundo foi construído por causa de ridículos seres fotossintetizantes e espalhados por leveduras, sendo o oxigênio diluído nas águas, para durante o ciclo de chuvas ele estivesse espalhado pelo mundo.

Waldbauer e sua equipe publicaram suas descobertas na Proceedings of the National Academy of Sciences.

Afinal, qual é a população da Terra?
Voz dos Alienados 39

Sobre André Carvalho

και γνωσεσθε την αληθειαν και η αληθεια ελευθερωσει υμας

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  • Altair5

    É Legal ver como a vida influenciou a química do planeta e como seria diferente sem ela e também como o co2 preso no carbonífero agora está sendo liberado a partir da revolução industrial e daí o famigerado aquecimento global,outra conseqüência da vida no planeta… 🙂

  • Ora temos CO2 demais, ora oxigênio demais. A vida ajudou a equilibrar isso. Mas a Natureza ao mesmo tempo que parece caprichosa pode dar um jeito de desequilibrar tudo de novo. Ou não.

    O artigo me surpreendeu, pois achava que a água veio ao nosso planeta antes mesmo do oxigênio em estado líquido, tinha lido algo a respeito não sei aonde… Mas enfim, está aí uma informação que não tinha lido em nenhum site de jornal.

    Administrador André respondeu:

    pois achava que a água veio ao nosso planeta antes mesmo do oxigênio em estado líquido, tinha lido algo a respeito não sei aonde…

    Foi aqui mesmo, quando eu disse que a maior quantidade de água que apareceu no planeta veio nos cometas. Eu não disse que com o aparecimento do oxigênio apareceu a água pela primeira vez. Disse que sendo ele muito reativo, ele reagiu com o hidrogênio do ar para fazer água. Tem, diferença.

  • Interessante o artigo. Já havia debatido com colegas sobre isso recentemente. Mas, o curioso da história é a adaptação dos organismos, visto que o O2 em concentrações altas pode se tornar letal. Em algum momento houve organismos adaptados às altas concentrações, em outro às baixas. O que sobrou disso, graças à variabildade genética, chegou até nossos dias.

  • skin

    Excelente artigo.

    Achei muito interessante a parte da catástrofe do oxigênio.

  • Pingback: Pistas de nossas antigas chuvas esquecidas » Ceticismo.net()

  • Tsc. Esse pessoal de biológicas, dão importância exagerada a musgos e similares que crescem em crostas planetárias.

    Pensei que a origem do Oxigênio se referisse à nucleossíntese por fusão secundária de Hélio em estressas massivas, quando Carbono e Hélio se fundem, gerando um átomo estável de Oxigênio e liberando +7.162 MeV.

    Administrador André respondeu:

    Uma das maravilhas químicas que aconteceram NA TERRA, ao meu ver, foi quando o oxigênio passou a existir NA ATMOSFERA.

    Na minha modesta visão, eu pensei que as duas primeiras linhas deixavam claro que eu estava falando sobre o oxigênio presente na atmosfera terrestre. Que tolo que eu sou!

    PianoCat respondeu:

    @cardoso, Se partir pra esse lado, o Neil D. Tyson tbm deve estar viajando no Cosmos quando ele fala sobre o aumento de oxigênio no período carbonífero, pois ele não fala da fusão atômica para explicar o aumento da disponibilidade de oxigênio.

    Ademais, Cardoso, eu só tenho a dizer eu não sou a Luciana Vendramini, mas adoro seus textículos.

    Almeida respondeu:

    @cardoso,
    Tsc. Esse pessoal de biológicas, dão importância exagerada a musgos e similares que crescem em crostas planetárias.
    .
    Por favor, queira nos explicar como oxigênio formado por nucleossíntese se estabilizou na atmosfera terrestre, sim?

    Até porque seres fotossintetizantes só existem na cabeça de biólogos anencéfalos.