segunda-feira, 9 de junho de 2014

Uma nova teoria da física para a origem da vida

A ideia de que a vida surgiu a partir de uma “sopa primordial” se popularizou no século XX. Essa linha de pensamento afirma que a energia (vinda de um raio ou do Sol, por exemplo) aplicada sobre pequenas moléculas — que continham o elemento químico carbono — produziu compostos orgânicos simples que, acumulados na água, se transformaram nas complexas cadeias moleculares que sustentam a vida na Terra. Uma nova teoria busca complementar nosso conhecimento a respeito do tipo de interações físicas que levou à evolução da vida, propondo que esta tenha se dado de maneira absolutamente previsível.
De acordo com a física, existe uma grande diferença entre os seres vivos e meros amontoados de carbono: os primeiros tendem a ser muito competentes na captura de energia a partir do ambiente que os cerca, e na dissipação desta energia sob a forma de calor. O professor auxiliar Jeremy England, do Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), acredita ter desenvolvido uma fórmula matemática que explica a habilidade mencionada com base em princípios estabelecidos pela física: a fórmula indica que, quando um grupo de átomos é impelido por uma fonte externa de energia (como o Sol), e se encontra em meio a um banho térmico (servindo de exemplos o oceano e a atmosfera), ele se reestrutura gradualmente, a fim de dissipar quantidades cada vez maiores de energia. Entenda-se o banho térmico como um sistema termodinâmico cuja temperatura não se altera mediante o contato com um sistema de interesse, no caso, o grupo de átomos.
Tudo isto significa que, sob determinadas condições, a matéria adquire rigorosamente o principal atributo associado à vida. “Comece com um grupo aleatório de átomos e, se projetar luz sobre ele por tempo o bastante, não deve ser tão surpreendente que se obtenha uma planta”, diz England.
A tese de England fornece mais fundamentos à evolução via seleção natural proposta por Darwin, ao invés de substituí-la. O pesquisador não insinua que as ideias darwinianas estejam erradas, “[a]o contrário, estou apenas dizendo que, da perspectiva da física, pode-se chamar a evolução darwiniana de um caso especial de um fenômeno mais geral”.
Especialistas deste campo de estudos manifestaram-se acerca do novo trabalho. Alexander Grosberg, professor de física da Universidade de Nova York, acompanhou o desenvolvimento da teoria desde o início, e diz que sua “grande esperança” é a de que England tenha identificado o princípio físico que conduz à origem e evolução da vida. Já Eugene Shakhnovich, professor de química, biologia química e biofísica da Universidade Harvard, permanece cético. Segundo ele, as ideias “são interessantes e potencialmente promissoras, mas, a este ponto, são extremamente especulativas, especialmente quando aplicadas aos fenômenos da vida”.
Os resultados teóricos do estudo geralmente são considerados válidos. Todavia, a interpretação de que a fórmula proposta representa a força motriz que permeia toda uma classe de fenômenos — dentre os quais, a vida —, ainda não foi provada. Para tanto, serão necessários muitos testes em laboratório.
Uma simulação de computador, executada por England e seus pares, mostra um sistema de partículas que se encontra em meio a um fluido viscoso, no qual as partículas de cor turquesa são movidas por uma força oscilante. Com o passar do tempo (da imagem superior para a inferior), a força leva à formação de mais ligações entre as partículas. Crédito: Jeremy England
                          Uma simulação de computador, executada por England e seus pares, mostra umsistema de partículas que se encontra em meio a um fluido viscoso, no qual as partículas de cor turquesa são movidas por uma força oscilante. Com o passar do tempo (da imagem superior para a inferior), a força leva à formação de mais ligações entre as partículas. Crédito: Jeremy England
A teoria de England deriva da segunda lei da termodinâmica, também conhecida como a lei da entropia crescente: sistemas quentes resfriam-se, o gás se dispersa pelo ar, os ovos são mexidos, mas não voltam à ordem anterior espontaneamente. Em suma, a energia tende a se dispersar com o passar do tempo. A entropia é uma medida desta tendência, equivalendo-se ao modo como a energia se encontra dispersa entre as partículas de um sistema, e ao quão difusas estas partículas estão no espaço. O aumento da entropia é uma simples questão de probabilidade: existem mais formas de a energia se dissipar do que de ela ser concentrada novamente. Então, conforme as partículas de um sistema se movem e interagem umas com as outras, a hipótese mais provável é a de que elas tendam a adquirir configurações nas quais a energia fica mais dispersa.
Quando a entropia chega ao seu estado máximo, o “equilíbrio termodinâmico”, a energia está uniformemente distribuída. Por exemplo, imagine que uma xícara de café e o ambiente onde ela é posta atingem a mesma temperatura. Este processo será irreversível enquanto os sistemas (a xícara e o ambiente) permanecerem isolados, de forma que o café não se reaquecerá, pois é muito improvável que a energia dispersa pelo ambiente volte a se concentrar aleatoriamente nos átomos do café.
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