Água, a humilde combinação de hidrogênio e oxigênio, é essencial para a vida. Apesar de seu lugar central na natureza, relativamente pouco se sabe sobre o papel que as moléculas de água individuais desempenham na biologia.

Pesquisadores da Duke University, em colaboração com a Arizona State University, A Pennsylvania State University e a University of California-Davis estudaram como os elétrons fluem através das moléculas de água, um processo crucial para a maquinaria de geração de energia dos sistemas vivos. A equipe descobriu que a maneira como as moléculas de água se agrupam em superfícies sólidas permite que as moléculas sejam mediadoras fortes ou fracas da transferência de elétrons, dependendo de sua orientação. Os experimentos da equipe mostram que a água é capaz de adotar uma forma condutora superior ou inferior, muito parecido com o interruptor elétrico em sua parede. Eles foram capazes de se deslocar entre as duas estruturas usando grandes campos elétricos.

Em um artigo anterior publicado há quinze anos na revista Ciência , O professor de química da Duke, David Beratan, previu que as propriedades de mediação da água em sistemas vivos dependeriam de como as moléculas de água são orientadas.

Conjuntos e cadeias de água ocorrem em todos os sistemas biológicos. "Se você conhece as propriedades condutoras das duas formas para uma única molécula de água, então você pode prever as propriedades condutoras de uma cadeia de água, "disse Limin Xiang, um bolsista de pós-doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley, e o primeiro autor do artigo.

"Assim como o empilhamento de peças de LEGO, você também pode empilhar uma corrente de água com as duas formas de água como blocos de construção, "Xiang disse.

Além de descobrir as duas formas de água, os autores também descobriram que a água pode mudar sua estrutura em altas tensões. De fato, quando a voltagem é grande, a água muda de uma forma de alta condutividade para uma de baixa condutividade. Na verdade, é possível que essa mudança bloqueie o fluxo de carga de elétrons em sistemas vivos.

Este estudo marca um primeiro passo importante no estabelecimento de estruturas sintéticas de água que podem auxiliar no contato elétrico entre biomoléculas e eletrodos. Além disso, a pesquisa pode ajudar a revelar as estratégias da natureza para manter o transporte apropriado de elétrons através das moléculas de água e pode lançar luz sobre doenças ligadas a processos de dano oxidativo.