O que é a Astrobiologia

Entrevista com Wolfgang Kundt realizada durante a XVth Brazilian School of Cosmology and Gravitation, em agosto de 2012, em Mangaratiba/RJ.

De acordo com o físico alemão Wolfgang Kundt, a astrobiologia é uma nova ciência que pretende entender o surgimento e desenvolvimento da vida a partir de um ponto de vista físico: quais as condições físicas necessárias para que a vida se desenvolva com sucesso. Para isso, segundo ele, é necessário buscar indicações através de todo o Universo.

C&C – O que é a Astrobiologia? Quais são as últimas realizações nessa área e por que começou a trabalhar nela?

Kundt – Pelo meu desejo de compreender a Física que existe em todas as disciplinas, inclusive na Biologia, porque estou convencido de que a Biologia obedece rigorosamente às leis da Física. Nosso organismo, os animais, as plantas, tudo segue as leis da Física. Estou convencido disso a partir de tudo que aprendi na literatura, de tudo que já observei e estudei, inclusive casos extremos de temperatura, velocidade, química – todos os casos. Daí meu interesse na Biologia, em entender o estado atual da disciplina, das plantas, dos animais, dos micróbios e assim por diante… E também, é claro, em variantes possíveis de vida extraterrestre – ou seja, Astrobiologia.

C&C – Mas por que é chamado de Astrobiologia, e não simplesmente de Física Extragaláctica?

K – Bem, as pessoas que introduziram o termo Astrobiologia queriam responder às perguntas mais genéricas. “Existe vida em outro lugar no universo?” “Ela pode ser muito diferente?” Durante minhas palestras aqui no Rio há quatro anos, conheci Luan e Lara, um rapaz e uma moça, e Luan chamou minha atenção para Peter Ward, como autor. Em minha opinião, ele é um dos melhores astrobiologistas norte-americanos. Seus primeiros livros se concentram principalmente na Biofísica da Terra, e o último é Life as we do not know it (A vida como não a conhecemos), ou seja, a vida em formas que ainda não são conhecidas na Terra, mas que podem existir no Universo. Ward percorre muito cuidadosamente todas as questões: “Que outras formas de vida podem existir?” “Aonde se formou vida?” O livro trata da questão fundamental: “A vida se formou na Terra ou veio de fora dela?” Podemos considerar a transpermia – a vida se originando em outros lugares e depois viajando pelo espaço até chegar às calotas polares da Terra. Não acho que seja necessário ir tão longe, acho que a Terra é um local ideal para a criação de vida. A crosta da Terra protege muitos elementos, e o metano vem das camadas mais profundas, segundo Tommy Gold, portanto, existem reservatórios quase infinitos de energia vital que sobem do núcleo derretido da Terra. As criaturas que se formaram na crosta do planeta ainda jovem foram protegidas do pesado bombardeio que a Terra sofreu em seus primórdios, de meteoritos que se chocavam contra a sua superfície. Essas criaturas encontravam grandes volumes de temperatura constante, de pressão constante, e assim tiveram à disposição muito tempo para se desenvolver. As primeiras criaturas vivas foram provavelmente bactérias, ou até mesmo vírus. Bactérias são seres unicelulares, vírus são ainda menores – nem chegam a ser células, dependem de outras estruturas vivas, mas, segundo Peter Ward, alguns vírus sequer poderiam ter existido antes das bactérias, portanto não sabemos se a vida começou com vírus ou com bactérias. Mas em qualquer caso, essas criaturas seriam mais facilmente criadas dentro da crosta terrestre do que em qualquer outro lugar no Universo, com todos os bombardeios, temperaturas variáveis e tudo o mais. Eu penso que a vida foi criada na Terra, o nosso planeta natal, com seu suprimento firme de água líquida durante bilhões de anos e suas temperaturas estáveis, que permitiram o estado líquido da água, entre 0 e 100 graus Celsius, com alguma neve e gelo apenas ocasionalmente no inverno, e a forte evaporação, também ocasional, no verão. Mesmo com todas essas situações extremas, existem muitas formas de vida que conseguem sobreviver. A vida na Terra conquistou todo o espectro de temperaturas da água líquida, porém não muito além dele. Se a vida tivesse vindo de fora do nosso planeta, ela teria que atravessar todas as condições altamente perigosas do espaço e, na maioria dos casos, penso eu, teria morrido muito antes de alcançar a nossa superfície. Portanto, a Astrobiologia questiona se existem outros planetas que poderiam ter destinos semelhantes ao da Terra, e gostaríamos de saber se eles teriam árvores, flores, elefantes, golfinhos e homens, além de todas as outras criaturas, como cobras e minhocas. Não sabemos ainda. A Astrobiologia formula a pergunta: “podemos imaginar outras criaturas vivas no Universo ou estamos obrigados a limitar nossas pesquisas à própria Terra, que possui variações de vida tão enormes em sua superfície, no subterrâneo, no ar, nas cavernas e em tantos outros lugares?”

Eduardo, ainda estou respondendo suas perguntas? Com o que se preocupa a Astrobiologia? Em compreender como a Física funciona para criaturas vivas hipotéticas em circunstâncias não terrestres!

C&C – O seu estudo sobre a Astrobiologia parte do ponto de vista de um físico. Que outras possibilidades existem para se pesquisar esse tema no Universo? No seu ponto de vista, o que orientou essa questão?

K – Talvez possamos voltar ao livro de Peter Ward, Life as You do Not Know It, que li da primeira à última página: ele não tem qualquer indício e nenhuma noção sobre que tipos de vida diferentes poderiam existir. Tive a impressão ao ler o livro de que se trata da confirmação da primeira possibilidade de todas, de que a vida só existe na Terra e que, se existirem diferentes formas de vida no Universo, elas seriam semelhantes. Portanto, minha expectativa é de que talvez, no lugar de elefantes, girafas e crocodilos, haveria animais um pouco diferentes, como pequenas ilhas com animais bem menores, ou algo assim. Por outro lado, já temos essa rica variedade de plantas e animais na Terra. Pense no Parque Yellowstone com suas fontes termais tão cheias de vida, onde criaturas normais seriam instantaneamente incineradas, ou na Antártica, onde os pinguins sobrevivem e se reproduzem sem alimento, em temperaturas que chegam aos -40 graus Celsius! Talvez algumas espécies de outros planetas tivessem uma aparência muito diferente, não sabemos. Outra especulação é: “podem ter se desenvolvido homens em outros planetas, com seus cérebros poderosos, se tiverem tido tempo suficiente?” Quão próximas da realidade estão as ideias originais de Darwin, e as de Dawkins? É fantástico quando tentamos entender como as plantas se comunicam entre si, como conseguem se defender de animais que tentam comê-las, criando venenos e espinhos e tantas outras coisas. Portanto, para mim, até as plantas são muito vivas e possuem muitas características que só são conhecidas nos animais e nos homens. A Biofísica por si só, a meu ver, já é suficientemente versátil. Eu até diria que ela seria igual à Astrobiologia, o que significa: “vamos compreender a vida na Terra melhor do que a compreendemos hoje!”

C&C ––Como chegou à correlação entre a Astrobiologia ou as formas de vida que já conhecemos e as máquinas que encontrou em seus últimos trabalhos em Astrofísica?

K – Você leu sobre as minhas ‘máquinas’? Gustavo Romero não gosta desse nome, ele diz que são apenas ‘sistemas’. Mas estive conversando com Mario Novello e outras pessoas, que disseram que eu devia “simplesmente prosseguir”. Muito bem, vamos entender melhor Gustavo, ou seja, sua terminologia refinada: nós entendemos as ‘máquinas’ inventadas pelo homem; elas precisam de um construtor. Mas então, pense na Biofísica: não existe um construtor, não existe a verificação cruzada, e mesmo assim as máquinas ali funcionam até melhor. Os animais possuem máquinas fantásticas embutidas em seus organismos: o coração, os pulmões, o cérebro, os sentidos e todos os outros órgãos. Para mim, a melhor máquina de todas é a evolução de um bebê a partir de um óvulo fertilizado. Gustavo diz: “Existe uma interação com a mãe, através de seu sangue”. A que eu respondo: “Tudo bem, há alguma interação, mas, por favor, pense nas aves” – as aves também produzem ovos e simplesmente os depositam e os deixam numa temperatura constante, e após algumas semanas temos uma nova ave – sem qualquer contato direto com a mãe. Um óvulo nada mais é do que uma espécie de líquido estranho, ou melhor, uma geleia estranha. Basta mantê-lo numa temperatura constante e tem-se um novo animal. No caso do crocodilo, é ainda mais intrigante – a mãe crocodilo põe seus ovos em uma área quente e eles desenvolvem um tipo de criatura, macho ou fêmea; e se ela os colocar num local dois graus mais frio, os ovos se desenvolvem com o outro sexo. Portanto, a temperatura define se ela terá filhotes machos ou fêmeas.

Para mim, é uma máquina fantástica, o ovo de um animal ou a semente de uma planta. Depois de ter este insight sobre máquinas tecnológicas e máquinas biológicas, passei a me perguntar o que o Universo não animado seria capaz de produzir e, em particular, como existem entes mortos, mas possuidores de estruturas que vemos em todas as escalas astronômicas, de uma massa solar até 100 massas solares, de estrelas jovens a maciços centros de galáxias, e me surpreendo que essas coisas também necessitem de máquinas para existirem. Com frequência observamos fenômenos bastante sofisticados: centros quentes lançam partículas quase à velocidade da luz, em direções fixas dentro de uma faixa de um por cento – com um ângulo de abertura de um grau –, e que atravessam distâncias de megaparsecs praticamente sem perda de energia (exceto a radiação que emitem), simplesmente pela deriva E x B. Assim, essas máquinas são capazes de produzir partículas relativistas, elétrons e pósitrons, eu acho, e conseguem acelerá-las a altas velocidades, em parte durante a sua criação e em parte pela pós-aceleração por via das fortes ondas magnéticas, dotando-as ainda de bocais de Laval, mudando seu deslocamento de subsônico para supersônico e, em seguida, forçando a abertura de canais e avançando supersonicamente por eles até quase a borda do Universo visível – tendo os jatos maiores vários megaparsecs de extensão – um alcance fenomenal! Eu também gostaria de denominá-los ‘máquinas’, mesmo que não tenham nenhum construtor.

Portanto, o Universo gravitacional consegue realizar uma quantidade de coisas muito específicas, como criar campos magnéticos, criar estrelas, formar discos rotacionais e lançar raios cósmicos que atingem energias altíssimas, chegando a 1020.5 elétron volts – acho que as estrelas de nêutrons são as únicas máquinas com capacidade para fazer isso. E elas existem dentro da nossa galáxia. Logo, na nossa própria galáxia funcionam todas essas máquinas sofisticadas, que Gustavo chama de sistemas e que eu prefiro chamar de máquinas, mesmo não havendo um construtor, nem as revisões. Elas simplesmente funcionam. Inspirei-me na Biofísica, ao ver todas as máquinas, como corações, pulmões, músculos, os sentidos – a visão, a audição, o olfato, centenas de sentidos diferentes, que diferem de uma espécie para outra. Acho fantástico que tudo isso funcione. Esses órgãos dos animais muitas vezes são mais bem feitos do que órgãos produzidos pelo homem. Principalmente o nosso cérebro, que possui tantas habilidades que ainda não conseguimos reproduzir em silício como computadores. Uma criança de três anos de idade aprende idiomas mais rapidamente do que um computador, e ainda aprende a pedalar, a jogar voleibol, futebol, e tudo mais. As crianças aprendem muito mais rápido do que qualquer robô construído pelo homem.

Essa é a minha nova tentativa de ideia – que em nosso mundo existem três tipos de máquinas: aquelas produzidas pelo homem, com um construtor, fabricadas para fins específicos, as máquinas que se desenvolvem automaticamente na Biofísica, sem um construtor, e que funcionam ainda melhor e, em alguns casos, infinitamente melhor, e as poucas máquinas inorgânicas que foram necessárias para criar vida no nosso planeta Terra, com seus 40 diferentes elementos químicos em sua superfície. Não apenas esses 40 elementos devem estar disponíveis no Universo, mas eles devem ter estado presentes na superfície da Terra para que a vida se desenvolvesse nela. O vulcanismo é um dos mecanismos de que um planeta precisa para ser habitável. São necessários pelo menos 40 elementos químicos diferentes para construir plantas, animais e o homem. Eles só são disponíveis na superfície da Terra por causa do vulcanismo. Muitas coisas poderiam ter dado errado, e talvez jamais tivéssemos evoluído; mas cá estamos, e se procurarmos as condições necessárias para criar vida, penso que a Física Inorgânica teria que providenciar máquinas simples, sem construtores, que oferecessem as condições necessárias para os planetas que possuem alguma vida em estágio incipiente.

C&C – Pelo fato de não termos um construtor para as máquinas do Universo, essas máquinas, de certo modo, mesmo que ocasionalmente, existem com um propósito para nós. Mas as máquinas humanas são construídas para um fim inventado, que não afeta a vida exatamente, ou diretamente. Nós inventamos o propósito das coisas que produzimos, como uma lâmpada ou um computador. Mas as máquinas do Universo, ocasionalmente, têm o propósito de nos criar, o que é muito mais interessante. São máquinas, realmente, muito embora não tenham um construtor.

K – Você está voltando à questão se devemos chamar as máquinas de máquinas biológicas ou simplesmente sistemas?

C&C –– Não. Estou apenas comentando que concordo com o que disse, de certo modo.

K – Ainda não temos um insight completo sobre o funcionamento da Biologia. Muitas coisas que vemos funcionam, como o nascimento de uma nova criatura, as propriedades herdadas. Mas ainda não fomos capazes de analisar esse processo em todos os detalhes, porém, como você disse, não há um construtor. A questão é: “deveríamos chamá-las de máquinas?” Certamente, pois com nossas diferentes habilidades, nossos diferentes sentidos e nossas diferentes reações a invasores o sistema imunológico tudo isso, com tantas máquinas operando em nossos corpos subconscientemente. Por meio do nosso sistema imunológico, durante a digestão, quando somos atacados por pequenas criaturas e adoecemos, nós ajudamos o nosso organismo a eliminá-las, matá-las e, eventualmente, voltamos a ter uma vida saudável. Poderíamos evitar, é claro, usar o termo máquina para essas coisas, mas acho que podemos aprender mais quando tentamos compreender essas habilidades individuais que os animais e as plantas possuem – e, em alguns casos, eles realmente agem muito semelhante a máquinas – construídas por construtores. Basta comparar o computador com o cérebro. São diferentes, mas o homem tenta imitar o cérebro com silício. Uma pessoa que fez isso é Jeff Hawkins, cujo livro On Intelligence [Sobre a inteligência] surgiu há cerca de quatro anos nos Estados Unidos. Na época, ele trabalhava na Costa Leste e solicitou recursos para imitar o cérebro. Ele foi um dos primeiros a produzir os telefones celulares, as telas de toque e tantas outras coisas úteis. As empresas fabricavam para ele, mas ele era ambicioso e queria ir além: queria reproduzir o cérebro humano em silício. Foi encaminhado a pessoas importantes nesse campo que viviam na Califórnia. Elas lhe disseram: “Esqueça, você jamais irá conseguir fazer isso em sua vida”. Ele ficou um tanto decepcionado na época, mas não parou de pensar na ideia e destacou algumas semelhanças e diferenças entre o cérebro e o computador. Descobriu que o cérebro executa melhor algumas tarefas e que o computador é superior em outras. O cérebro funciona com ferramentas biológicas na escala temporal de milissegundos, a mesma escala usada para carregar os geradores elétricos nas membranas de nossas células, enquanto que o computador opera na escala temporal de nanossegundos, um milhão de vezes mais rápido. Logo, o computador executa suas funções elementares um milhão de vezes mais rápido. No entanto, uma criança aprende idiomas ou a andar de bicicleta mais rápido do que um computador. Portanto, o cérebro é construído de forma diferente, e Hawkins entusiasmou-se ao descobrir essas diferenças e ao tentar reproduzi-las. Mas, pelo que sei, até hoje ninguém conseguiu; o que se tem são apenas os primeiros insights. Talvez daqui a 50 anos tenhamos cérebros reproduzidos em silício. Eu penso que é uma possibilidade, porque as pedras fundamentais, como os nervos e sinapses, são quase idênticas às do computador. Sendo assim, existe a possibilidade.

C&C – Mesmo considerando a dinâmica do cérebro? Por exemplo, algumas das conexões que temos hoje podem se modificar ao longo do tempo. Portanto, o computador ainda não consegue fazer algumas coisas. Há os circuitos, e o computador não consegue alterar esses circuitos. Acha que será possível reproduzir até mesmo essa característica, se aguardarmos tempo suficiente?

K – Talvez não o cérebro humano, mas um cérebro menos sofisticado. Acho que o nosso cérebro também tem certos limites. A quantidade de sinapses no cérebro é um pouco maior – cerca de 1014 no cérebro humano – do que nas máquinas de hoje, e não irá crescer ao longo de nossa vida, pelo contrário – o número de sinapses se reduz, e ainda assim elas executam a mesma tarefa. O melhor caso foi o acidente de carro de Lev Landau: quando ele se recuperou, seu cérebro esquecera grande parte do seu trabalho que desenvolvera ao longo de toda a vida. Sua capacidade mental voltou ao que era quando estava na escola, e ele teve que aprender estudando em seus próprios livros. Passados alguns meses, ele recuperara quase tudo. E isso não aconteceu com um aumento na quantidade de sinapses ou com nervos novos desenvolvidos em seu cérebro, mas, sim, utilizando os que sobreviveram ao acidente e que assumiram as tarefas dos outros, assim a informação foi armazenada, aparentemente, em várias partes do cérebro. A informação não fica toda em um único local, ela fica em vários lugares. Quando algumas áreas são destruídas, as demais são suficientes para recuperar as informações completas.

Nesse sentido, se conseguíssemos construir o modelo de um cérebro em silício, ele deveria poder executar tarefas que o nosso cérebro executa. Simplesmente, ainda não compreendemos os mecanismos exatos, a química, as sinapses e os vários íons com os quais elas interagem. Talvez o material de construção seja mais rico que o do computador, que só é feito de transponderes, condutores e capacitores. Talvez exista uma maior variedade de sinapses, ou mais formas delas se acoplarem. Alguns fatos ainda não estão claros.

C&C – Há alguns anos, o neurobiologista Steven Rose lançou um livro chamado The 21st Century Brain [O cérebro do século 21], em que uma das ideias é justamente a dinâmica do cérebro. Se perdemos uma parte do cérebro, por exemplo, a parte que corresponde ao sentido da visão, podemos voltar a enxergar se estimularmos outras partes de uma maneira que ainda não conhecemos, mas outras partes poderão interpretar esse estímulo. Outros pesquisadores dizem que se uma pessoa perde os olhos, poderá voltar a enxergar com as costas, porque é possível estimular o cérebro, o sentido da luminosidade, para que enxergue usando as costas. Portanto, isso implica numa dinâmica do cérebro e não na funcionalidade do cérebro.

K – OK, concordo plenamente com o que está dizendo: existem casos extremos em que o cérebro demonstra suas possibilidades. Já mencionei o acidente de Landau, que aprendeu de novo toda a matemática e física. Existem pessoas cegas, como Eric Weihenmayer, dos Estados Unidos, que perdeu a visão aos 13 anos de idade e mais tarde chegou até a subir o Monte Everest e tornar-se guia profissional de montanhismo, mesmo cego. Há também outro homem cego, acho que da Áustria, chamado Andy Holzer. Ele nasceu cego e também é montanhista. Esses dois homens cegos subiram uma montanha juntos e chegaram a um platô no alto. A única maneira de descer dali seria saltar da borda desse grande platô para outro pico da mesma montanha, para dali descer. Os dois conseguiram, usando outros sentidos. Eles disseram que não usaram a visão, mas que usaram a audição e o tato – sentiram a direção a seguir pelo sol batendo em suas faces, de um lado ou de outro, e identificaram a borda da montanha jogando pedregulhos pela beirada e ouvindo quando tocavam o solo. E assim conseguiram completar a jornada.

Outra pessoa aprendeu a enxergar novamente, na verdade o mesmo homem, Eric Weihenmayer. Uma câmera com infravermelho foi acoplada a sua cabeça, com a luz infravermelha apontada para a língua. Aos vinte anos de idade, ele conseguia enxergar a partir do sinal de infravermelho refletido na língua. Ele caminhava por um corredor e abria uma porta, o que já fazia antes, sem enxergar, mas de repente ele disse: “Oh, estou vendo o corredor, estou vendo a porta”! Nesse caso, o cérebro usou os sinais de infravermelho na língua no lugar dos sinais óticos anteriores, dos olhos. Portanto, o cérebro é enormemente versátil, e todos esses casos mostram que não são acrescentados novos elementos, que o cérebro é utilizado no estado em que se encontra, mas ele possui a capacidade de se modificar, de trocar as conexões entre seus elementos, algo que um computador produzido pelo homem não faz. Talvez um dia sejamos capazes de construir máquinas que consigam se modificar. Essa possibilidade ainda é uma incógnita. Por enquanto, o cérebro é superior a todos os computadores, mas não sabemos se colegas nossos muito habilidosos conseguirão um dia construir um cérebro de silício que também possua essas características. Até agora, existem diferenças relevantes na capacidade de adaptação.

Há alguns dias mencionei outro exemplo, de algumas pessoas excepcionais (autistas) que registram tudo o que veem e no dia seguinte ainda guardam tudo tão nítido na mente que conseguem desenhar. Uma dessas pessoas foi levada para um voo de helicóptero sobre a cidade de Roma. No dia seguinte, ele desenhou todas as janelas, chaminés, portas, prédios, igrejas e ruas, coisa que uma pessoa normal jamais conseguiria – e o fez com todos os mínimos detalhes. De certo modo, portadores de Savantismo como ele possuem cérebros mais fracos do que o nosso, porque quando jovens eram normais e não podiam fazer isso. Um dia, seus cérebros sofrem um acidente, o hemisfério direito é separado do esquerdo, fazendo com que fiquem assim.

Portanto, muito provavelmente, nosso cérebro poderia executar essa mesma tarefa se fosse modificado adequadamente, mas não queremos isso – queremos lembrar muitas outras coisas também. Queremos lembrar das pessoas que já vimos antes ao encontrá-las novamente, das pessoas de quem gostamos ou das pessoas que nos ofenderam, de prédios que visitamos com frequência, de caminhos que usamos muitas vezes. Tudo isso é armazenado em nosso cérebro ao longo de décadas, como também muitas aventuras e episódios. Logo, nosso cérebro precisa ter uma capacidade de armazenamento muito grande. Diferentes pessoas com diferentes cérebros podem fazer coisas excepcionais, como reproduzir músicas, memorizar todas as entradas de um catálogo telefônico, lembrar-se do clima em todos os dias de suas vidas.

Para o nosso dia a dia, ao nos comunicarmos com amigos e colegas, não queremos armazenar todas as informações que já vimos, ouvimos, cheiramos ou sentimos – essas informações, nós projetamos durante a noite, enquanto dormimos. E, caso algum dia precisemos de mais detalhes, nós as reinventamos. Portanto, muitas vezes somos forçados a reinventar da melhor forma que podemos, e assim nos tornamos inteligentes; o que o computador não faz. Como vê: o cérebro é uma parte fascinante da Biologia, da Biofísica e, também, da Astrobiologia. Talvez existam no Universo criaturas que façam as duas coisas: lembrar com perfeição e inventar com inteligência; não sabemos. Mas a habilidade de registrar por completo todas as nossas experiências iria requerer muito mais espaço de armazenamento do que possuímos. Nosso cérebro só retém uma parte das informações, o suficiente para reconstruirmos as partes essenciais das nossas experiências, permitindo até mesmo que sejamos inteligentes. Eduardo, acho que isso responde o último ponto de nossa conversa.