Ciência

Por que a vida na Terra é baseada em carbono?

A especulação sobre a existência da vida extraterrestre tem sido um perene ocupante da capacidade infinita da humanidade de se maravilhar. Para ver se há alguém lá fora, enviamos as duas Voyagers, não para estudar uma determinada estrela, mas para deixar nossas costas e explorar outras ilhas nos vastos oceanos do espaço sideral. Os astrofísicos também se perguntaram (se é que descobrimos um) sobre a natureza de tal civilização alienígena.Se inferirmos a bioquímica de qualquer forma de vida a partir do que já encontramos, o que é bom, nós, concluiríamos que ela seria baseada em carbono. O carbono, ou como a ficção científica retrata regularmente, é o primo mais próximo do carbono, o silício. No entanto, Carl Sagan chamou essa visão paroquial de chauvinismo de carbono. Ele acreditava que não deveríamos limitar nossa imaginação e ridicularizar a suposição de que a vida alienígena se assemelharia à vida na Terra.

A vida em toda a sua variedade.

Ainda assim, devido ao seu domínio absoluto na Terra, o carbono continua sendo o nosso melhor palpite. Dado isso, o que torna o carbono tão especial?

A vida é complexa

Toda forma de vida, seja vegetal ou animal, é a personificação da complexidade. O primeiro organismo auto-replicante desenvolveu funções biológicas cada vez mais complexas ao incorporar cada vez mais complexidade molecular. Aqui, a complexidade refere-se à promoção de milhões de ligações químicas intricadas e reações que são imperativas para sustentar formas mais elevadas de vida. Uma forma de vida primitiva, como uma ameba, promove uma complexidade molecular muito menor do que um mamífero superior, como um cão.

A complexidade molecular permitiu a síntese de funções, como a respiração, a excreção, a digestão e, mais importante, a reprodução. Nada disso teria sido possível sem carbono. Sem carbono, não haveria DNA, proteínas, lipídios, açúcar, gordura, tecido muscular ou qualquer outra coisa que compõe o material da vida.

Papel de parede de DNA

(Crédito da foto: Pixabay)

Considerando os 118 elementos conhecidos pelo homem, é estranho porque apenas 5-6 deles são usados ​​para construir vida orgânica. O mais comum deles é, claro, o carbono, dedicado a todas as artimanhas é um ramo inteiro da química. São propriedades termodinâmicas e químicas extraordinárias do carbono que o tornam tão superior a outros elementos.

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Amabilidade de carbono

Um átomo de carbono consiste em quatro elétrons de valência, permitindo que ele formem quatro ligações simples (metano), duas ligações duplas (dióxido de carbono) e uma ligação tripla (acetileno, um combustível de soldagem e uma matéria-prima para sintetizar plástico). A dominância do carbono, no entanto, não é resultado de sua capacidade de formar esses laços complexos, mas sim da facilidade e flexibilidade com que os forma. De fato, todos os elementos que residem na coluna que o carbono ocupa na tabela periódica possuem quatro elétrons de valência, mas a estabilidade das ligações que eles formam é incomparável ao carbono.

A estrutura química de um fragmento de quatro pares de bases de uma dupla hélice de DNA.

A estrutura química de um fragmento de quatro pares de bases de uma dupla hélice de DNA. (Crédito da foto: Thomas Shafee / Wikimedia Commons)

Mesmo o silício, o elemento que reside logo abaixo do carbono, forma inúmeras moléculas, mas uma molécula de silício de ligação dupla, ao contrário do carbono de dupla ligação, é transitória – sua instabilidade acaba por forçá-lo a formar átomos de silício unidos. As moléculas de carbono, como os hidrocarbonetos, uma das espécies mais importantes de moléculas que sustentam a vida, não são frágeis demais para se decomporem com facilidade, nem rígidas demais para impedir a plasticidade e a adaptabilidade. Isso permite que as enzimas manipulem facilmente as moléculas de carbono. Além disso, reações com silício não são tão eficientes; O dióxido de silício é uma enorme molécula (areia), em comparação com o dióxido de carbono, que existe confortavelmente como um gás.

A vida baseada em silício não pode sobreviver na Terra de qualquer maneira. O silício é mais reativo que o carbono e pode formar longas “cadeias” de moléculas, lembrando hidrocarbonetos, mas também reagirá violentamente com o oxigênio a temperaturas relativamente baixas. Isto significa que as cadeias de silício ou ‘silanos’ não poderiam ter sobrevivido dentro da nossa atmosfera. A vida baseada em carbono também não teria sobrevivido se os organismos armazenassem energia diretamente como hidrocarbonetos – os alcanos são bastante inflamáveis ​​(gasolina e querosene), mas os organismos baseados em carbono armazenam energia como açúcares, lipídios, álcoois e outros hidrocarbonetos que exibem produtos químicos muito diferentes. propriedades.

Uma rã do veneno da morango de uma floresta úmida tropical em Panamá. (Crédito: Dirk Ercken / Shutterstock)

Todas essas propriedades podem ser explicadas por uma única afirmação: o carbono é o menor átomo que possui quatro elétrons de valência. Seu tamanho torna o amigo ideal para fazer. Os títulos de um ramo não são afetados por títulos em outros ramos. No entanto, a vida teria sido impossível de fabricar se a natureza não tivesse as matérias-primas em si. O carbono é abundante na Terra, então a natureza não poderia ter perdido a oportunidade. Ele alavancou suas propriedades para construir a vida desde o começo!

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Referências:

  1. Universidade de Harvard
  2. NC State University
  3. A universidade de maryland
  4. Wikipedia

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