A terra é como um organismo vivo! A hipótese do cientista James Lovelock

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Nosso planeta é único. Assim como cada um de nós é diferente das estátuas de pedra dos deuses romanos, a Terra é diferente de Marte, Vênus e outros planetas conhecidos. Contemos a história de uma das, talvez, as hipóteses mais surpreendentes e controversas do nosso tempo - a hipótese de Gaia, que nos convida a olhar para a Terra como um organismo vivo.

A Terra é nossa "casa inteligente"

James Ephraim Lovelock celebrou seu centenário no verão passado. Cientista, inventor, engenheiro, pensador independente, uma pessoa conhecida não tanto por suas invenções quanto pela surpreendente suposição de que a Terra é um superorganismo autorregulado que, durante a maior parte de sua história, nos últimos três bilhões de anos, manteve condições favoráveis para a vida na superfície …

Nomeada em homenagem a Gaia - a deusa da mitologia grega antiga, personificando a Terra - a hipótese, ao contrário das ciências tradicionais, sugere que o ecossistema global do planeta se comporta como um organismo biológico, e não como um objeto inanimado controlado por processos geológicos.

Em contraste com as ciências tradicionais da terra, Lovelock propõe considerar o planeta não como um conjunto de sistemas separados - a atmosfera, litosfera, hidrosfera e biosfera - mas como um único sistema, onde cada um de seus componentes, em desenvolvimento e mudança, influencia o desenvolvimento de outros componentes. Além disso, esse sistema é autorregulado e, como os organismos vivos, possui mecanismos de relação inversa. Ao contrário de outros planetas conhecidos, por meio do uso de relações inversas entre os mundos vivos e inanimados, a Terra mantém seus parâmetros climáticos e ambientais para permanecer um lar favorável para os seres vivos.

Desde o momento de seu surgimento, essa ideia foi acertadamente criticada e não foi aceita pela comunidade científica, o que não a impede, porém, de despertar a imaginação e reunir muitos adeptos em todo o mundo. Apesar do centenário, Lovelock agora, como boa parte de sua longa vida, permanece sob o fogo da crítica, continua defendendo a teoria, modifica e complica, continua a trabalhar e se engajar em atividades científicas.

Existe vida em Marte

Mas antes de voltar sua atenção para a vida na Terra, James Lovelock estava ocupado procurando por vida em Marte. Em 1961, apenas quatro anos depois que a URSS lançou o primeiro satélite artificial do nosso planeta ao espaço, Lovelock foi convidado a trabalhar na NASA.

Como parte do programa Viking, a agência planejou enviar duas sondas a Marte para estudar o planeta e, em particular, buscar vestígios da atividade vital de microrganismos em seu solo. Foram os dispositivos de detecção de vida, que deveriam ser instalados a bordo das sondas, que o cientista desenvolveu, trabalhando em Pasadena, no Jet Propulsion Laboratory, centro de pesquisas que cria e mantém espaçonaves para a NASA. Aliás, ele literalmente trabalhou lado a lado - no mesmo escritório - com o famoso astrofísico e divulgador da ciência Karl Sagan.

Seu trabalho não era puramente de engenharia. Biólogos, físicos e químicos trabalharam ao lado dele. Isso permitiu que ele mergulhasse de cabeça em experimentos para encontrar maneiras de detectar vida e olhar para o problema de todos os lados.

Como resultado, Lovelock perguntou a si mesmo: "Se eu estivesse em Marte, como poderia entender que existe vida na Terra?" E ele respondeu: "De acordo com a atmosfera dela, que desafia qualquer expectativa natural."O oxigênio livre constitui 20% da atmosfera do planeta, enquanto as leis da química dizem que o oxigênio é um gás altamente reativo - e todo ele deve estar contido em vários minerais e rochas.

Lovelock concluiu que a vida - micróbios, plantas e animais, constantemente metabolizando matéria em energia, convertendo a luz solar em nutrientes, liberando e absorvendo gás - é o que torna a atmosfera da Terra o que é. Em contraste, a atmosfera marciana está virtualmente morta e em equilíbrio de baixa energia com quase nenhuma reação química.

Em janeiro de 1965, Lovelock foi convidado para uma reunião crucial na busca por vida em Marte. Em preparação para um evento importante, o cientista leu um pequeno livro de Erwin Schrödinger "What is Life". Esse mesmo Schrödinger - um físico teórico, um dos fundadores da mecânica quântica e o autor do conhecido experimento de pensamento. Com esse trabalho, o físico deu uma contribuição para a biologia. Os dois últimos capítulos do livro contêm as reflexões de Schrödinger sobre a natureza da vida.

Schrödinger partiu do pressuposto de que um organismo vivo em processo de existência aumenta continuamente sua entropia - ou, em outras palavras, produz entropia positiva. Ele introduz o conceito de entropia negativa, que os organismos vivos devem receber do mundo circundante para compensar o crescimento da entropia positiva, levando ao equilíbrio termodinâmico e, portanto, à morte. Em um sentido simples, entropia é caos, autodestruição e autodestruição. A entropia negativa é o que o corpo come. Segundo Schrödinger, essa é uma das principais diferenças entre a vida e a natureza inanimada. Um sistema vivo deve exportar entropia para manter sua própria entropia baixa.

Este livro inspirou Lovelock a perguntar: "Não seria mais fácil procurar vida em Marte, procurando por baixa entropia como uma propriedade planetária, do que cavar no regolito em busca de organismos marcianos?" Nesse caso, uma simples análise atmosférica usando um cromatógrafo de gás é suficiente para encontrar a baixa entropia. Portanto, o cientista recomendou à NASA economizar dinheiro e cancelar a missão Viking.

Para as estrelas

James Lovelock nasceu em 26 de julho de 1919 em Letchworth, uma pequena cidade em Hertfordshire, no sudeste da Inglaterra. Esta cidade, construída em 1903 a 60 quilômetros de Londres e que faz parte de seu cinturão verde, foi o primeiro assentamento no Reino Unido, fundada de acordo com o conceito urbano de "cidade jardim". No início do século passado, era a ideia que conquistava muitos países sobre as megacidades do futuro, que combinariam as melhores propriedades de uma cidade e de uma vila. James nasceu em uma família de classe trabalhadora, seus pais não tiveram educação, mas fizeram de tudo para que seu filho a recebesse.

Em 1941, Lovelock graduou-se na Universidade de Manchester - uma das principais universidades britânicas entre as famosas "Universidades Red Brick". Lá, ele estudou com o professor Alexander Todd, um notável químico orgânico inglês, ganhador do Prêmio Nobel pelo estudo de nucleotídeos e ácidos nucléicos.

Em 1948, Lovelock recebeu seu M. D. do Instituto de Higiene e Medicina Tropical de Londres. Durante esse período de sua vida, o jovem cientista se dedica à pesquisa médica e inventa os dispositivos necessários para esses experimentos.

Lovelock se distinguiu por uma atitude muito humana em relação aos animais de laboratório - a ponto de estar pronto para realizar experimentos consigo mesmo. Em um de seus estudos, Lovelock e outros cientistas procuraram a causa dos danos às células e tecidos vivos durante o congelamento. Os animais experimentais - os hamsters nos quais o experimento foi realizado - deveriam ser congelados, aquecidos e trazidos de volta à vida.

Mas se o processo de congelamento era comparativamente indolor para os animais, o descongelamento sugeria que os roedores precisavam colocar colheres de sopa quentes no peito para aquecer o coração e forçar o sangue a circular pelo corpo. Foi um procedimento extremamente doloroso. Mas, ao contrário de Lovelock, seus colegas biólogos não sentiam pena de roedores de laboratório.

Então o cientista inventou um dispositivo que tinha quase tudo o que se pode esperar de um forno de micro-ondas comum - na verdade, era isso. Você poderia colocar um hamster congelado ali, definir um cronômetro e, após um determinado tempo, ele acordaria. Um dia, por curiosidade, Lovelock esquentou seu almoço da mesma maneira. No entanto, ele não pensou em conseguir a patente de sua invenção a tempo.

Em 1957, Lovelock inventa o detector de captura de elétrons, um dispositivo extraordinariamente sensível que revolucionou a medição de concentrações ultrabaixas de gases na atmosfera e, em particular, na detecção de compostos químicos que representam uma ameaça ao meio ambiente.

No final da década de 1950, o aparelho foi usado para demonstrar que a atmosfera do planeta estava repleta de resíduos do pesticida DDT (diclorodifeniltricloroetano). Este pesticida extremamente eficaz e fácil de obter tem sido amplamente utilizado desde a Segunda Guerra Mundial. Pela descoberta de suas propriedades únicas, o químico suíço Paul Müller recebeu o Prêmio Nobel de Medicina em 1948. Este prêmio foi concedido não apenas pelas colheitas salvas, mas também pelos milhões de vidas salvas: o DDT foi usado durante a guerra para combater a malária e o tifo entre civis e militares.

Foi somente no final dos anos 50 que a presença de um pesticida perigoso foi descoberta em quase todos os lugares da Terra - do fígado de pinguim na Antártica ao leite materno de mães que amamentam nos Estados Unidos.

O detector forneceu dados precisos para o livro "Silent Spring" de 1962, escrito pela ecologista americana Rachel Carson, que lançou a campanha internacional para proibir o uso de DDT. O livro argumenta que o DDT e outros pesticidas causam câncer e que seu uso na agricultura representa uma ameaça para a vida selvagem, especialmente para as aves. A publicação foi um marco no movimento ambientalista e causou um grande clamor público, o que acabou levando à proibição do uso agrícola do DDT nos Estados Unidos e depois em todo o mundo em 1972.

Um pouco mais tarde, após começar a trabalhar na NASA, Lovelock viajou para a Antártica e com a ajuda de seu detector descobriu a presença onipresente de clorofluorcarbonos - gases artificiais que agora são conhecidos por empobrecer a camada de ozônio estratosférico. Ambas as descobertas foram extremamente importantes para o movimento ambiental do planeta.

Portanto, quando a Administração da Aeronáutica e do Espaço dos Estados Unidos planejou suas missões lunares e planetárias no início dos anos 1960 e começou a procurar alguém que pudesse criar equipamentos sensíveis que pudessem ser enviados ao espaço, eles se voltaram para Lovelock. Fascinado pela ficção científica desde a infância, ele aceitou a oferta com entusiasmo e, claro, não pôde recusar.

Planetas vivos e mortos

Trabalhar no Laboratório de Propulsão a Jato proporcionou a Lovelock uma excelente oportunidade de receber as primeiras evidências da natureza de Marte e Vênus transmitidas por sondas espaciais. E esses eram, sem dúvida, planetas completamente mortos, notavelmente diferentes de nosso mundo vivo e próspero.

A Terra tem uma atmosfera termodinamicamente instável. Gases como oxigênio, metano e dióxido de carbono são produzidos em grandes quantidades, mas coexistem em equilíbrio dinâmico estável.

A atmosfera estranha e instável que respiramos requer algo na superfície da Terra que possa sintetizar continuamente grandes quantidades desses gases, bem como removê-los da atmosfera ao mesmo tempo. Ao mesmo tempo, o clima do planeta é bastante sensível à abundância de gases poliatômicos, como metano e dióxido de carbono.

Lovelock desenvolve gradualmente uma ideia do papel regulador de tais ciclos de substâncias na natureza - por analogia com os processos metabólicos no corpo de um animal. E a vida terrena está envolvida nesses processos, que, segundo a teoria de Lovelock, não só participa deles, mas também aprendeu a manter para si as condições de existência necessárias, tendo entrado em alguma forma de cooperação mutuamente benéfica com o planeta.

E se a princípio tudo isso era pura especulação, então em 1971 Lovelock teve a oportunidade de discutir esse tópico com a notável bióloga Lynn Margulis, a criadora da versão moderna da teoria da simbiogênese e primeira esposa de Carl Sagan.

Margulis foi coautor da hipótese Gaia. Ela sugeriu que os microrganismos deveriam desempenhar um papel de conexão no campo de interação entre a vida e o planeta. Como Lovelock observou em uma de suas entrevistas: "Seria justo dizer que ela colocou carne nos ossos do meu conceito fisiológico de um planeta vivo."

Por causa da novidade do conceito e sua inconsistência com as ciências tradicionais, Lovelock precisava de um nome curto e memorável. Foi então, em 1969, um amigo e vizinho do cientista, físico e escritor, ganhador do Prêmio Nobel, bem como do autor do romance O Senhor das Moscas, William Golding, que se propôs a chamar essa ideia de Gaia - em homenagem aos deusa grega da terra.

Como funciona

De acordo com o conceito de Lovelock, a evolução da vida, ou seja, a totalidade de todos os organismos biológicos do planeta, está tão intimamente relacionada à evolução de seu ambiente físico em uma escala global que, juntos, eles formam um único sistema de autodesenvolvimento consigo mesmo. -propriedades regulatórias semelhantes às propriedades fisiológicas de um organismo vivo.

A vida não se adapta apenas ao planeta: ela o muda para seus próprios fins. A evolução é uma dança em pares em que tudo o que é vivo e inanimado está girando. Desta dança emerge a essência de Gaia.

Lovelock introduz o conceito de geofisiologia, o que implica uma abordagem sistêmica das ciências da terra. A geofisiologia é apresentada como uma ciência da terra sintética que estuda as propriedades e o desenvolvimento de um sistema integral, cujos componentes intimamente relacionados são a biota, a atmosfera, os oceanos e a crosta terrestre.

Suas tarefas incluem a busca e o estudo de mecanismos de autorregulação em nível planetário. A geofisiologia visa estabelecer ligações entre os processos cíclicos no nível celular-molecular com processos semelhantes em outros níveis relacionados, como o organismo, os ecossistemas e o planeta como um todo.

Em 1971, foi sugerido que os organismos vivos são capazes de produzir substâncias com significado regulatório para o clima. Isso foi confirmado quando, em 1973, foi descoberta a emissão de sulfeto de dimetil de organismos planctônicos moribundos.

Gotículas de sulfeto de dimetila, entrando na atmosfera, funcionam como núcleos de condensação do vapor d'água, causando a formação de nuvens. A densidade e a área da cobertura de nuvens afetam significativamente o albedo do nosso planeta - sua capacidade de refletir a radiação solar.

Ao mesmo tempo, caindo ao solo junto com a chuva, esses compostos de enxofre promovem o crescimento das plantas, que, por sua vez, aceleram a lixiviação das rochas. Os biogênios formados com a lixiviação são levados para os rios e acabam indo parar nos oceanos, promovendo o crescimento de algas planctônicas.

O ciclo de viagem do sulfeto de dimetila está fechado. Em apoio a isso, foi descoberto em 1990 que a nebulosidade sobre os oceanos se correlaciona com a distribuição do plâncton.

Segundo Lovelock, hoje, quando a atmosfera fica superaquecida em decorrência da atividade humana, o mecanismo biogênico de regulação da cobertura de nuvens torna-se extremamente importante.

Outro elemento regulador de Gaia é o dióxido de carbono, que a geofisiologia considera como um gás metabólico chave. O clima, o crescimento das plantas e a produção de oxigênio atmosférico livre dependem de sua concentração. Quanto mais carbono é armazenado, mais oxigênio é liberado na atmosfera.

Ao controlar a concentração de dióxido de carbono na atmosfera, a biota regula a temperatura média do planeta. Em 1981, foi sugerido que essa autorregulação ocorria por meio do aumento biogênico do processo de intemperismo das rochas.

Lovelock compara a dificuldade de compreensão dos processos que ocorrem no planeta com a dificuldade de compreensão da economia. O economista do século 18, Adam Smith, é mais conhecido por introduzir o conceito de “mão invisível” nos estudos, o que faz com que o interesse próprio comercial desenfreado de alguma forma funcione para o bem comum.

É o mesmo com o planeta, diz Lovelock: quando “amadureceu”, passou a manter condições adequadas para a existência de vida, e a “mão invisível” foi capaz de direcionar os díspares interesses dos organismos à causa comum de manutenção essas condições.

Darwin vs. Lovelock

Publicado em 1979, Gaia: Um Novo Olhar para a Vida na Terra tornou-se um best-seller. Foi bem recebido por ambientalistas, mas não por cientistas, muitos dos quais rejeitaram as idéias que continha.

Crítico renomado do criacionismo e do design inteligente, o professor da Universidade de Oxford e autor de O gene egoísta, Richard Dawkins, condenou a teoria de Gaia como uma heresia "profundamente falha" contra o princípio básico da seleção natural darwiniana: "o mais apto sobrevive". Ainda assim, porque a teoria de Gaia afirma que animais, plantas e microrganismos não só competem, mas também cooperam para a manutenção do meio ambiente.

Quando a teoria de Gaia foi discutida pela primeira vez, os biólogos darwinianos estavam entre seus oponentes mais ferozes. Eles argumentaram que a cooperação necessária para a autorregulação da Terra nunca pode ser combinada com a competição necessária para a seleção natural.

Além da própria essência, o nome, retirado da mitologia, também causava insatisfação. Tudo isso parecia uma nova religião, onde a própria Terra se tornou objeto de deificação. O talentoso polemista Richard Dawkins desafiou a teoria de Lovelock com a mesma energia que ele mais tarde usou em relação ao conceito da existência de Deus.

Lovelock passou a refutar a crítica deles com evidências de autorregulação reunidas em sua pesquisa e modelos matemáticos que ilustravam como funciona a autorregulação do clima planetário. A teoria de Gaia é uma visão fisiológica de cima para baixo do sistema terrestre. Ela vê a Terra como um planeta com resposta dinâmica e explica por que é tão diferente de Marte ou Vênus.

A crítica baseou-se principalmente no equívoco de que a nova hipótese era antidarwiniana.

"A seleção natural favorece os intensificadores", disse Lovelock. Sua teoria apenas detalha a teoria de Darwin, sugerindo que a natureza favorece os organismos que deixam o meio ambiente em melhores condições para que os descendentes sobrevivam.

Essas espécies de coisas vivas que afetam negativamente o meio ambiente, tornam-no menos adequado para a posteridade e serão eventualmente expulsas do planeta - assim como espécies mais fracas, evolutivamente não adaptadas, afirmou Lovelock.

Copérnico esperando por seu Newton

Resumindo, deve-se dizer que o conceito científico da Terra como um sistema vivo integral, um superorganismo vivo, foi desenvolvido por cientistas e pensadores naturalistas desde o século XVIII. Este tópico foi discutido pelo pai da geologia e geocronologia modernas James Hutton, cientista natural que deu ao mundo o termo "biologia" Jean-Baptiste Lamarck, naturalista e viajante, um dos fundadores da geografia como ciência independente, Alexander von Humboldt.

No século XX, a ideia foi desenvolvida em um conceito cientificamente fundamentado da biosfera do notável cientista e pensador russo e soviético Vladimir Ivanovich Vernadsky. Na sua parte científica e teórica, o conceito de Gaia é semelhante ao de "Biosfera". No entanto, na década de 70 do século passado, Lovelock ainda não conhecia as obras de Vernadsky. Naquela época, não havia traduções bem-sucedidas de seu trabalho para o inglês: como Lovelock colocou, os cientistas de língua inglesa são tradicionalmente "surdos" para trabalhar em outras línguas.

Lovelock, como sua colega de longa data Lynn Margulis, não insiste mais que Gaia é um superorganismo. Hoje ele reconhece que, de muitas maneiras, seu termo "organismo" é apenas uma metáfora útil.

No entanto, o conceito de "luta pela sobrevivência" de Charles Darwin pode ser considerado uma metáfora pela mesma razão. Ao mesmo tempo, isso não impediu a teoria darwiniana de conquistar o mundo. Metáforas como essas podem estimular o pensamento científico, levando-nos cada vez mais longe no caminho do conhecimento.

Hoje, a Hipótese Gaia se tornou um ímpeto para o desenvolvimento de uma versão moderna da ciência organísmica sistêmica da Terra - a geofisiologia. Talvez, com o tempo, ela se torne a ciência sintética da biosfera que Vernadsky um dia sonhou em criar. Agora está a caminho de se tornar e se transformar em um campo do conhecimento tradicional e geralmente reconhecido.

Não é por acaso que o eminente biólogo evolucionista britânico William Hamilton - o mentor de um dos mais desesperados críticos da teoria, Richard Dawkins, e autor da frase “o gene egoísta” usada por este último no título de seu livro - chamou James Lovelock de “Copérnico aguardando seu Newton”.