Uma equipe de pesquisa da Texas A&M University descobriu um mecanismo físico que pode ajudar a responder a uma das principais questões sobre a origem da vida, "Como os blocos de construção se formaram?"

A equipe de pesquisa é liderada pelo Dr. Victor Ugaz, professor e titular da cátedra Charles D. Holland '53 e da cátedra Thaman no Departamento Artie McFerrin de Engenharia Química. A equipe também inclui o Dr. Yassin A. Hassan, professor e titular da cátedra Sallie &Don Davis '61 e chefe de departamento do Departamento de Engenharia Nuclear.

Os cientistas sabem há muito tempo que os blocos de construção da vida - aminoácidos, nucleobases e açúcares - estavam presentes no oceano primitivo, mas sua concentração era muito baixa. Para que a vida surja, esses blocos de construção precisavam ser combinados e enriquecidos em macromoléculas de cadeia longa. Identificar o processo e o mecanismo que impulsiona essa síntese tem sido uma das maiores questões a respeito da origem da vida.

"No oceano primitivo, esses blocos de construção estavam presentes no ambiente, "Disse Ugaz." Eles estavam lá, mas eles eram tão diluídos; há uma questão sobre como eles se combinaram. Então, uma área de interesse é que tipo de mecanismo de concentração poderia ter existido para enriquecer esses componentes a um ponto onde eles pudessem começar a formar cadeias mais longas, moléculas mais complexas. "

Em um artigo que aparece em Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América, a equipe de pesquisa da Texas A&M descreve um mecanismo que pode ter desempenhado um papel importante na combinação desses blocos de construção químicos diluídos nas macromoléculas de cadeia longa necessárias para a vida.

A equipe de pesquisa explorou isso criando um sistema modelo de células cilíndricas que imitam a estrutura dos poros em formações minerais encontradas perto de um recém-descoberto, novo tipo de respiradouro hidrotérmico submarino. Os gradientes de temperatura presentes nessas aberturas funcionam como uma lâmpada de lava comum, fluido circulante dentro dos pequenos espaços dos poros. A equipe descobriu que esses fluxos são surpreendentemente complexos e caóticos - o que significa que os caminhos individuais seguem um padrão geral aproximado, mas nenhuma trajetória é idêntica. Essa descoberta possibilitou identificar as condições em que esses fluxos são capazes de proporcionar homogeneização em massa das várias moléculas orgânicas presentes nas aberturas, enquanto, ao mesmo tempo, os transporta para superfícies de poros cataliticamente ativas, onde eles absorvem e reagem.

De acordo com Ugaz, existe uma maneira fácil de imaginar esse fenômeno. "Imagine que você está mexendo o café, e você coloca um pouco de creme ou algo que grudasse na lateral do copo. Quando você agita de uma certa maneira, duas coisas estão realmente acontecendo ao mesmo tempo:você está misturando a maior parte do líquido, mas você também o está fazendo ir para um determinado ponto na superfície da xícara. "

Esses fluxos ocorrem naturalmente dentro de redes de poros hidrotérmicos, fornecendo um mecanismo intrigante para explicar como os precursores orgânicos diluídos no oceano primitivo poderiam ter se reunido em biomacromoléculas complexas. Esta tem sido uma das principais questões sem resposta na origem da vida na Terra, e em sistemas extraterrestres onde ambientes hidrotérmicos semelhantes foram descobertos. Além dessa descoberta, a pesquisa é significativa de várias outras maneiras.

Existem inúmeros processos diferentes, além da química biótica e pré-biótica, que podem ser catalisados ​​nesses ambientes. Primeiro, essas formações porosas desempenham um papel importante na conversão de dióxido de carbono em vários carbonatos. Os mecanismos exatos que impulsionam essa captura de dióxido de carbono não estão bem descritos atualmente. Contudo, os resultados deste estudo indicam que esses fluxos caóticos podem ajudar a descrever esse fenômeno.

Avançar, com uma melhor compreensão desses fluxos e como eles conduzem as reações em uma superfície, é possível que eles possam conduzir um novo tipo de reator. Como os fluxos dependem de diferenças de calor, tal reator poderia ser totalmente passivo, utilizando o calor residual para conduzir as reações.

Esta pesquisa foi apoiada em parte pela National Science Foundation.