4911: Afinal, não foi só o ARN. Descoberta a mistura que terá dado origem à vida na Terra

CIÊNCIA/BIOQUÍMICA/MICROBIOLOGIA

Matthew priteeboy / Deviant Art

Uma equipa de químicos da Scripps Research anunciou uma descoberta que reforça uma nova e surpreendente teoria sobre a origem da vida na Terra.

De acordo com o jornal espanhol ABC, os investigadores da Scripps Research demonstraram que um composto simples chamado fosforamidato, presente no nosso planeta antes de a vida surgir, pode ter entrelaçado quimicamente os minúsculos blocos de construção de ADN – os chamado desoxinucleotídeos – em autênticas fitas de ADN primordial.

Esta descoberta é a última de uma série de investigações nos últimos anos, algumas realizadas pela mesma equipa de investigadores, que apontam para a possibilidade de que o ADN e o seu “primo” químico ARN terem surgido como produtos de reacções químicas semelhantes e que as primeiras moléculas capazes de se replicar, que libertaram vida na Terra, eram misturas das duas.

O ADN (ácido desoxirribonucleico) é a molécula que contém toda a informação genética hereditária que serve como um “manual de instruções” para que diferentes organismos se desenvolvam, vivam e se reproduzam.

Já o ARN (ácido ribonicléico) é o que permite que a informação genética contida no ADN seja “compreendida” pelas células, transmitindo a informação contida no ADN. É formado por uma única fita, ao contrário do ADN, que possui uma fita dupla.

Até agora, a hipótese dominante era a do “mundo de ARN”, segundo a qual os primeiro organismos capazes de se replicar eram baseados unicamente no ARN. Esta teoria defende ainda que o ADN só surgiu mais tarde como um produto gerado pelas formas de vida de ARN.

A hipótese do “Mundo de ARN”

O principal autor do estudo, Ramanarayanan Krishnamurthy, e os colegas duvidam da hipótese do “mundo de ARN” há anos, em parte porque as suas moléculas podem ter sido “demasiado pegajosas” para dividir-se e converter-se nas primeiras com capacidade de replicação.

Uma fita de ARN pode atrair com facilidade outros blocos de construção de ARN individuais, que se aderem a ela para formar uma nova fita que é uma espécie de imagem da primeira: cada bloco de construção na nova cadeia une-se ao seu bloco de construção complementaria na fita original.

Se a nova fita consegue desprender-se da original e, mediante o mesmo processo, começar a moldar outras novas vertentes, terá realizado o feito de auto-replicação subjacente à vida.

Porém, é precisamente aí que reside o problema. Embora as fitas de ARN sejam muito boas na criação de novas fitas complementares, não são tão boas em separar-se delas, ou seja, replicar-se.

Embora seja verdade que os organismos modernos produzem enzimas que podem forçar a separação das fitas complementares das originais, permitindo a replicação, está longe de ser clara a forma como esse processo poderia ter ocorrido há quatro mil milhões de anos, num mundo no qual as enzimas ainda não existiam.

A solução: fitas mistas

Em estudos anteriores, Krishnamurthy e os seus colegas já tinham mostrado que outros tipos de fitas “quiméricas”, feitas em parte de ARN e em parte de ADN, poderiam ter resolvido o problema, uma vez que fariam fitas complementares “menos pegajosas” e que, portanto, seriam separadas mais facilmente. Segundo Krishnamurthy, estas fitas quiméricas existiam há quatro mil milhões de anos.

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Além disso, num estudo anterior, o investigador mostrou que os blocos de construção do ARN e ADN poderiam ter surgido ao mesmo tempo e sob condições químicas muito semelhantes na Terra primitiva.

Por fim, a equipa também descobriu, em 2017, que o composto orgânico fosforamidato pode ter desempenhado um papel fundamental na modificação dos primeiros blocos de construção do ARN e pode tê-los unido para formar as primeiras fitas de ARN.

Agora, o novo estudo publicado em Dezembro na revista científica Angewndte Chemie mostra que o fosforamidato também pode ter feito o mesmo, em condições semelhantes, com os desoxinucleosídeos de ADN.

Assim, este é um novo mecanismo químico que representa um passo importante na compreensão de como a vida pode ter surgido na Terra de uma série de “tijolos” originalmente separados.

Por Maria Campos
5 Janeiro, 2021


3100: Físicos disseram que era impossível, mas descobriram uma nova forma estável de plutónio

CIÊNCIA

(dr) Kristina Kvashnina
Nanopartícula de dióxido de plutónio

Nada é impossível, e uma equipa de químicos acaba de o provar. Os cientistas criaram um novo composto de plutónio (Pu) com um estado de oxidação pentavalente inesperado – Pu (V).

Este novo composto – Pu (V) – é sólido e estável e pode representar uma fase transitória nos repositórios de resíduos radioactivos. O artigo científico foi publicado em Outubro na Angewandte Chemie.

Uma das propriedades mais fundamentais do comportamento químico do plutónio é a variedade dos seus estados de oxidação. Este estado é definido pelo número de electrões que são removidos dos orbitais de valência de um átomo neutro.

Quatro estados de oxidação (de III a VI) podem coexistir sob condições ambientais, já  os estados (VII) e (VIII) são propostos como estáveis ​​sob condições oxidantes altamente alcalinas. O plutónio no estado de oxidação pentavalente, Pu (V), possui três electrões na camada 5f, deixando os orbitais 6d vazios.

“Tudo começou quando estávamos a tentar criar nano-partículas de dióxido de plutónio usando diferentes precursores”, contou Kristina Kvashnina, física do Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf, citada pelo Sci-News.

Quando os pesquisadores usaram o precursor Pu (VI) perceberam que uma reacção estranha ocorreu durante a formação das nano-partículas de dióxido de plutónio. “Todas as vezes que criamos nano-partículas a partir de outros precursores, Pu (III), (IV) ou (V), a reacção foi muito rápida, mas aqui notamos um fenómeno estranho”, explicou Kvashnina.

Depois de terem realizado uma experiência de detecção de fluorescência de alta energia e resolução, os cientistas concluíram que o fenómeno deveria ser o Pu (V), plutónio pentavalente, uma forma nunca observada do elemento. Experiências posteriores confirmaram as premissas iniciais e demonstraram a estabilidade a longo prazo dessa fase.

“A existência desta nova fase sólida de Pu (V), que é estável, terá que ser levada em consideração a partir de agora”, disse Kvashnina. “Esta descoberta mudará as previsões teóricas do comportamento do plutónio no ambiente ao longo de um período de um milhão de anos.”

ZAP //

Por ZAP
27 Novembro, 2019

 

829: Batalha científica: químicos e físicos lutam para que um quilo seja sempre um quilo

International Bureau of Weights and Measures
Protótipo Internacional do Quilograma (IPK)

“É um escândalo que a unidade de massa ainda seja um objeto físico”. Quem o diz é William Phillips, Nobel da Física em 1997. Para o investigador, é necessário redefinir a unidade do quilograma, tornando-a “invariável” e mais “democrática”.

Durante a 26.ª Conferência Internacional de Física Atómica, que decorreu em Barcelona, o Nobel da Física mostrou ao público um peso metálico. Uma réplica do Protótipo Internacional do Quilograma (IPK), um cilindro de platina-irídio que define a unidade de massa do Sistema Internacional desde o século XIX.

“Se eu sujar isto com as minhas mãos, automaticamente todos vocês pesarão menos”, explicou, suscitando gargalhadas no público. “Isto precisa de ser arranjado“, acrescentou, realçando que “precisa mesmo”, revela o El País.

Os cientistas que estudam a medição de grandezas propuseram redefinir as unidades de medida de massa (quilograma), corrente eléctrica (ampere), quantidade de substância (mol) e temperatura (Kelvin) com base em constantes da natureza, para que estas medidas não possam mais variar.

No encontro, Phillips, juntamente com o físico brasileiro Vanderlei Bagnato, explicou como chegaram até às novas definições, que esperam que entrem em vigor no próximo dia 20 de maio – data em que se assinala o aniversário do Tratado do Metro de 1875.

Quando o IPK foi criado, com a ideia de homologar o peso de um litro de água líquida, foram também criadas cópias de referência internacionais, idênticas, na teoria.

No entanto, ao tentar equilibrar os novos pesos, observou-se que as massas dos diferentes padrões de quilo – incluindo o original – variam entre si por valores inferiores a 50 microgramas (milionésimos de grama).

Desta forma, o material pode absorver átomos do ambiente. Assim como pode também perdê-los através da limpeza. Na Ciência, esta discrepância é “intolerável”, considerou Phillips, especialmente quando o quilograma serve de base para definir outras três unidades básicas do Sistema Internacional – a candela (cd), o ampere (A) e as unidades mol – e outras 17 unidades derivadas, como o newton (N) ou o joule (J).

“Novo” quilograma – invariável e democrático

Phillips trabalha no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), nos Estados Unidos, um dos centros de metrologia que participa na revisão do Sistema Internacional de Unidades.

A missão do NIST passa por encontrar uma nova definição do quilograma que não seja apenas invariável, mas também “democrática“. Ou seja, a meta é encontrar uma medida que estivesse ao alcance de qualquer laboratório que quisesse calibrar um padrão.

“Até hoje, a única maneira de saber o verdadeiro valor do quilo é ir ao Escritório Internacional de Pesos e Medidas, na França, que apenas retirou o IPK da sua cápsulas protectora meia dúzia de vezes durante dois séculos”, atirou o Nobel da Física de 1997.

A inspiração para uma nova definição veio do metro. O metro, que também configura uma unidade básica no Sistema Internacional, passou legalmente, em 1983, de ser “o comprimento de uma barra de platina em Paris” para passar a corresponder “a distância viajada pela luz em 1 / 299,792,458 segundos”.

Esta forma de fixar medidas não é intuitiva, pois define o valor exacto de uma constante da natureza, para o qual é imposto um valor numérico arbitrário baseado nas características do próprio objeto físico.

Neste procedimento, os cientistas utilizaram o protótipo aprovado – a barra de platina – para estudar a sua relação com uma constante natural: a velocidade da luz no vácuo. Sabendo exactamente a fracção de segundo que a luz leva para percorrer o comprimento da barra, foram capazes de estabelecer oficialmente a velocidade da luz em 299.792.458 m/s.

“Uma constante que tem unidades não é natural”, explicou Phillips, citado pelo El País. O que é natural na velocidade da luz é que esta velocidade é a mesma para todos os observadores e para todo os espectros de luz, mas o seu valor numérico depende do que decidimos ser um metro e um segundo”.

Agora que o valor da velocidade da luz está “decidido”, o que importa é que a definição do metro nunca mais dependerá do comprimento de um objecto físico.

Qualquer laboratório com um relógio atómico pode medir a distância que os fotões percorrem nessa fracção de tempo – e, assim, saber o comprimento exacto da barra de platina a partir do momento em que a definição do metro foi fixada. Mesmo que o objecto seja perdido ou deformado, o metro já é atemporal.

Batalha científica: químicos versus físicos

Para imortalizar o quilo, também é necessário definir o valor numérico de uma constante natural. E é aqui que químicos e físicos “lutam” para escolher a melhor constante.

Os químicos escolheram a constante de Avogadro – que relaciona o número de átomos ou moléculas à massa de uma amostra. Já os físicos, escolheram a constante de Planck – que relaciona a energia de um fotão à frequência da sua onda.

Mais do que competir cientificamente, os dois métodos são complementares, já que o objectivo passar por alcançar um nível de precisão que permita usar cifras fixas das mesmas constantes para obter o mesmo valor numérico do quilo.

Além disso, a constante de Avogadro, que foi definida para medir a quantidade de átomos numa perfeita esfera de silício, também será usada para redefinir a mol, realça o jornal.

Há 40 anos, quando Phillips chegou ao NIST, o seu trabalho concentrou-se na medição precisa do ampere, tendo evoluído até hoje para aquilo que hoje é conhecido como escala de Watt – instrumento que equaciona a potência electromagnética com uma potência mecânica. Aplicando-se, primeiro, uma corrente conhecida.

O procedimento de universalização do ampere pode ser replicado para o quilograma, relembra o físico. “Calculado o peso correspondente na balança, podemos obter a massa exacta de um quilo, uma vez que a aceleração da gravidade é conhecida“.

“No futuro, melhores métodos podem ser desenvolvidos para levar-nos do valor da constante para o valor do quilo. E isso é lindo, na minha opinião – é como as coisas devem ser feitas “, rematou.

Seguindo o mesmo raciocínio, os especialistas que estudam a medição de grandezas desenvolveram métodos para fixar a constante de Boltzmann – que definirá o Kelvin (K) – e a constante da carga elementar, que dará a definição do ampere.

O metro, a candela e o segundo já se encontram definidos por constantes físicas. Ainda em Novembro deste ano, a Conferência Geral de Pesos e Medidas vai reunir-se em Versalhes, na França, para votar as mudanças propostas para o Sistema Internacional.

Depois de todo o trabalho, Phillips espera que este encontro seja “apenas uma formalidade”.

ZAP //

Por ZAP
2 Agosto, 2018

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