Imagem de uma Micela
A auto-organização
molecular do universo após o big bang originou toda a natureza que nos cerca,
mas como podemos intuir isto na atualidade qual indício leva-nos a essa
conclusão?
Imagine que tudo que
nos é apresentado na atualidade surgiu de um conjunto de leis simples ou
comandos a serem cumpridos. Então seriamos resultado da interação destas leis
primordiais que cunharam toda a matéria do universo em um determinado momento.
De acordo com o Modelo Cosmológico Padrão (MP) toda a matéria conhecida é
composta de três tipos de partículas elementares: léptons, quarks e as
mediadoras, um total de 61 partículas foram o suficiente para formar toda a matéria incluindo as observadas em laboratórios, supondo que com o surgimento dessas pequenas partículas e suas combinações formou-se também cadeias mais longas de átomos e entre elas estavam os aminoácidos o tijolo da vida. Alias, conforme comprovação atual da existência de aminoácidos no espaço pode-se intuir que, como prevê a teoria da vida, é possível supor que tais moléculas estejam esperando
condições propícias para sua disseminação. Acredito que exista uma "auto-organização" para todo o processo de formação do universo, como exemplo vou citar o carbono, afinal, a vida na Terra é baseada nesse elemento, mas o que faz o carbono tão
importante para a vida? A resposta está baseada no modo como o carbono se
combina com outros elementos químicos para formar moléculas (executam comandos). Por
exemplo, átomos de hidrogênio se ligam apenas a um átomo, o oxigênio a dois
átomos. Mas o carbono é um elemento químico particularmente versátil, pois pode
se ligar com quatro átomos de uma só vez, isso me faz lembrar o famoso “Teorema
das quatro cores” (é um teorema de formulação e conceituação simples, mas de demonstração extremamente complexa, a sua formulação
é a seguinte: “Dado um mapa plano,
dividido em regiões, quatro cores são suficientes para colori-lo de forma a que
regiões vizinhas não partilhem a mesma cor”). Esse é um problema
que qualquer pessoa sem preparação matemática pode intuir, porém, a sua demonstração
exige conhecimento bastante elaborado a ponto de ser indispensável o uso do
computador em sua solução, nos dá uma ideia de quão complexa pode ser a
capacidade que os átomos de carbono têm em formar uma variedade praticamente
sem fim de longas cadeias, variando tanto em tamanho, quanto em formato aliado
ao fato de poder usar duas de suas ligações para se unir a um mesmo átomo, ou
seja, pode fazer ligações duplas. Essas propriedades fazem com que o carbono
consiga formar moléculas diferentes com o mesmo número de átomos, apenas
alterando a configuração dos átomos envolvidos fazendo inúmeras combinações
possíveis. Estas moléculas são chamadas genericamente de moléculas orgânica
sendo a mais simples delas as que possuem, além do carbono, átomos de
hidrogênio os assim chamados de hidrocarbonetos. Devido à importância do
carbono na composição viva no planeta terra, é perfeitamente lógico buscar
evidência da vida baseada nesse componente fora do nosso planeta. Mas será que
existe forma de vida que esteja baseada em um elemento que não seja o carbono?
Haveria outro elemento químico com tais características podendo sustentar o
padrão vida? Atualmente especula-se bastante sobre ser o silício tal elemento, afinal este elemento também é capaz de fazer quatro ligações químicas de uma vez, porém, as
ligações químicas são fracas e como conseqüência as
moléculas formadas por ele são frágeis impossibilitando teoricamente confecção
sustentável de estruturas longas e complexas. Sendo assim o silício não forma ligações
duplas, limitando a quantidade de reações químicas de suas moléculas resultando em uma variedade de moléculas muito restrita, tudo isso aliado ao fato de se ter como resultado
metabólico do carbono o dióxido de carbono um gás que tem mobilidade fácil, diferente do silício, cujo resultado metabólico é o dióxido de silício um sólido difícil de ser removido de
onde foi criado. Diante dos fatos acima descrito e sendo a Terra uma
evidência observacional do fenômeno "Vida", parece ser mais lógico a preferência
pela busca do carbono como evidência de vida mesmo sendo o silício um bom
candidato.
Então, supondo que a vida tem
suas bases na auto-organização, esse fenômeno é comprovável? Existem precedentes
para a conclusão acima? Sim! A auto-organização é um fenômeno fascinante que se
manifesta na natureza de forma extremamente diversificada (ver postagens; “Padrões
na natureza” de 18/07/2010 e “Formas da natureza” de 27/02/2010), abrangendo
desde a escala atômica à escala macroscópica. Vamos nos deter nesta postagem em alguns fenômenos de auto-organização que tem vasta aplicação para a
humanidade como a molécula tensoativa chamada de “Micelas”, um agregados moleculares possuindo ambas as
regiões estruturais hidrofílicas e hidrofóbicas, que dinamicamente se associam
espontaneamente em solução aquosa a partir de certa concentração crítica,
formando grandes agregados moleculares de dimensões coloidais. O processo de cristalização
de um material, por exemplo, quase todos os componentes simples, quando
resfriados lentamente, ao se solidificar formam uma estrutura cristalina
tridimensional. Trata-se de um arranjo de átomos que se repete no espaço de
forma bem elaborada, assim, os átomos ou moléculas, que no estado líquido se
movimentam de forma caótica passam a se ordenar de forma simétrica e
perfeita ao se solidificar. Essa autoconstrução dos átomos na escala atômica
gera uma auto-organização resultando em um cristal de faces planas formando
entre si ângulos bem definidos, assim a auto-organização “macroscópica”, é um resultado
da associação espontânea (autoconstrução) em escala “atômica”. Estudos de
autoconstrução e auto-organização de moléculas tensoativas tem sido
importante tanto do ponto de vista teórico quanto prático (tensoativas são
moléculas anfifílicas caracterizadas por possuírem ambas as regiões estruturais
hidrofílica e hidrofóbica, que dinamicamente se associam espontaneamente em
solução aquosa a partir de uma determinada concentração denominada concentração
micelar crítica “CMC”), uma vez que os modos de ação dessas substâncias
dependem dos seus estados de agregação, em várias situações práticas, tais
como: em detergentes, emulsificação, na recuperação de petróleo, em biologia
celular e de higiene pessoal: shampoo, sabonete, pasta de dente, etc., os tensoativos
naturais ou sintetizados pelo homem encontram uso em quase todos os ramos da
produção industrial, como por exemplo na indústrias de: alimentos, químicas,
têxteis, de corantes, de tintas, de fibras,
de processamento mineral, de plásticos, de produtos farmacêuticos e de agroquímicos.
Tais substâncias são também vitais em muitos sistemas biológicos, por exemplo, os
lipídeos um tensoativo que forma o principal componente das membranas
celulares, as quais devem a estes a sua estrutura. A busca da compreensão do
fenômeno de autoconstrução e auto-organização de tais substâncias por meio de
estudos a respeito do comportamento de fase, estrutura e dinâmica tem sido
objeto de estudo de diversos autores na atualidade como: Kunze et al., 1997;
van der Linden et al., 1996; Bergenholtz e Wagner, 1996; Oberdisse et al.,
1996; Jóhannesson et al., 1996; Fröba e Kalus, 1995; Petrov et l.,1995;Boden et
al.,1995; Boden, 1994; Diat and Roux,
1993; Sein et al., 1993). Esses estudos abrem perspectivas que permitem o
desenho e a síntese de novos materiais, novos fluidos complexos que se
autoconstruam, se auto-organizem em fluidos funcionais previamente projetados,
possibilitando o aparecimento de novas aplicações tecnológicas. O termo fluido
complexo aqui utilizado abrange, além de soluções de tensoativos com estados
altamente estruturados como: monocamadas, micelas, microemulsões, cristais
líquidos liotrópicos, membranas ou vesículas, mas também soluções de polímeros de
polieletrólitos como: proteínas e ácidos nucléicos, cristais líquidos
termotrópicos (tanto de baixo peso molecular quanto variedades poliméricas) e dispersões
coloidais. Todos os materiais anteriormente
citados constituem fluidos complexos, uma vez que apresentam uma estrutura não
rígida, mas sim dinâmica, isto é, uma estrutura que se desenvolvem com o tempo.
Na área agrícola e de biotecnologia, a compreensão dos fenômenos de autoconstrução
e auto-organização das substâncias tensoativas é fundamental para a obtenção
de, por exemplo, formulação adequada de princípios ativos à base de produtos
naturais quer de origem vegetal, quer de origem microbiana, obtidos de processos
fermentativos. Isto porque essas
substâncias são ingredientes importantes em diversos tipos de formulação como: pó
molhável, concentrado emulsionável, suspensão concentrada, emulsões do tipo óleo
em água ou água em óleo, micro emulsões entre outros, uma vez que interferem em
propriedades físico-químicas importantes do ponto de vista de armazenamento e
aplicação do produto com a molhabilidade, suspensibilidade, capacidade de
emulsificação e etc. Os tensoativos interferem também em propriedades biológicas
quando um microrganismo e/ou seus metabólitos são utilizados como ingredientes
ativos. Por exemplo, uma associação química entre o tensoativo e a membrana do
defensivo biológico deve ocorrer para que o organismo apresente uma maior
molhabilidade em água. Porém, essa associação química pode causar incompatibilidade
e perda de viabilidade ou capacidade antagônica do microrganismo. No trabalho
de Angus e Luthy (1971) são apresentadas revisões bibliográficas a respeito da
compatibilidade de diversos microrganismos: vírus, fungos e bactérias, frente a
diferentes tensoativos em testes de laboratório e de campo. Diversos autores, destacando-se o trabalho de
Rode e Foster (1960) demonstraram que tensoativos catiônicos e aniônicos afetam
de maneira negativa a viabilidade de diversos microrganismos, enquanto estes
últimos mostram-se indiferentes à presença de tensoativos não-iônicos.
Não há dúvida que a vida é essencialmente um fenômeno associado a processos de autoconstrução e auto-organização (ver postagens: “Princípios da Vida” de 24/02/2010 e “desenvolvimento da Vida” de 26/02/2010). Na escala atômica, a auto-organização ocorre de forma bastante diversificada. Os cientistas têm buscado, com grande sucesso, identificar as condições físicas e químicas associadas às diversas formas de auto-organização. Baseado no exposto pode-se concluir que: “O surgimento da Vida ocorreu através de combinação auto-organizada da matéria obedecendo a leis e princípios Físico/Químico/Matemáticos e propagando-se dentro do padrão "caótico/fractal", teve início nas interações atômicas nos primórdios do universo e através da autoconstrução e auto-organização mais simples atingiu a complexidade hoje observada. Estas interações esculpiram a aparência do Universo como um todo sendo a Vida um dos produtos delas.
Não há dúvida que a vida é essencialmente um fenômeno associado a processos de autoconstrução e auto-organização (ver postagens: “Princípios da Vida” de 24/02/2010 e “desenvolvimento da Vida” de 26/02/2010). Na escala atômica, a auto-organização ocorre de forma bastante diversificada. Os cientistas têm buscado, com grande sucesso, identificar as condições físicas e químicas associadas às diversas formas de auto-organização. Baseado no exposto pode-se concluir que: “O surgimento da Vida ocorreu através de combinação auto-organizada da matéria obedecendo a leis e princípios Físico/Químico/Matemáticos e propagando-se dentro do padrão "caótico/fractal", teve início nas interações atômicas nos primórdios do universo e através da autoconstrução e auto-organização mais simples atingiu a complexidade hoje observada. Estas interações esculpiram a aparência do Universo como um todo sendo a Vida um dos produtos delas.
fontes:
http://ciencia-logika.blogspot.com/;
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABpJAAE/resenha-livro-aplicacoes-fisica-quantica
http://www.biotecnologia.com.br/revista/bio08/substancias.pdf
http://pt.wikipedia.org/
http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol6/Num1/charme.pdf
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