Vida estranha: A vida precisa usar água como solvente?

Fictícias formas de vida aquáticas do período cambriano (Imagem gerada por IA - Salvador Daqui em NightCafé Studio)

por John Millam e Ken Klos
25 de maio de 2015

Em Jornada nas Estrelas: A Nova Geração, a tripulação da Enterprise encontra regularmente formas de vida alienígenas exóticas. Muitos desses extraterrestres são verdadeiramente "estranhos" — distintamente diferentes da vida como a conhecemos. Em um episódio em particular, uma forma de vida cristalina se refere aos humanos como "sacos feios feitos principalmente de água". [1] "Feio" é uma questão de perspectiva, mas descrever os humanos como "sacos feitos principalmente de  água" é razoavelmente preciso. Somos compostos de aproximadamente 60% de água. Toda a vida na Terra utiliza água como um componente essencial, mas algumas pessoas especulam que talvez a vida estranha possa depender de amônia ou algum outro líquido. Tal ideia poderia passar da ficção científica para o fato científico?

A água dentro de nossas células serve para dissolver as biomoléculas (por exemplo, proteínas, DNA e lipídios), nutrientes e sais necessários para o funcionamento das células e serve como um meio para reunir essas substâncias químicas em um ambiente comum no qual todas essas moléculas podem interagir eficientemente. Isso facilita as reações bioquímicas necessárias à vida. A água também exclui certas moléculas de gordura (lipídios), que impulsionam a formação das membranas celulares. Consequentemente, nos referimos à água como um solvente vital; muitas reações vitais críticas seriam impossíveis sem ela.

Alguns cientistas propuseram que a vida poderia surgir em outros planetas do universo utilizando um líquido diferente da água como solvente. Se essas criaturas hipotéticas existissem, nós as classificaríamos como vida estranha, pois teriam que ser fundamentalmente diferentes da vida como a conhecemos. (Para mais detalhes, veja nosso artigo completo sobre o assunto.)

Água como Solvente da Vida

Dado que a água é o único solvente conhecido para a vida, é útil considerar como ela desempenha esse papel de forma otimizada. Com base nesse parâmetro, podemos comparar outros possíveis solventes. Uma análise completa das propriedades excepcionais da água está além do escopo deste artigo. Em vez disso, recomendamos aos leitores a nossa série de sete partes intitulada "Água: Projetada para a Vida". Esses artigos definem termos importantes, fornecem informações contextuais úteis e explicam o papel das principais propriedades da água. Aqui, resumiremos apenas os detalhes mais relevantes:

• A água é onipresente. É uma das moléculas mais abundantes em todo o universo. Como tal, podemos esperar encontrá-la em grandes quantidades na maioria dos planetas — embora, paradoxalmente, seja bastante rara no estado líquido ("Água", parte 7). Na Terra, é o único líquido inorgânico natural encontrado em abundância.
• A água é o "solvente universal".  É considerada o solvente mais eficaz conhecido, o que lhe rendeu o título de "solvente universal". É uma molécula altamente polarizada, o que a ajuda a dissolver outras moléculas polares, bem como sais ("Água", parte 1). Moléculas orgânicas apolares (por exemplo, óleos) são uma das poucas classes de moléculas que geralmente não se dissolvem em água. Mas mesmo essa limitação tem um benefício positivo: o efeito hidrofóbico (que discutiremos a seguir).
• A água possui uma ampla faixa de liquidez. Em condições terrestres, a água pura é líquida em uma faixa de temperatura bastante impressionante: 0 a 100 °C (32 a 212 °F). A adição de sais comuns pode reduzir o ponto de fusão da água para até -23 °C (-10 °F). Aumentar a pressão externa para 215 vezes a pressão atmosférica aumenta o ponto de ebulição para 374 °C (706 °F). Isso significa que a água tem uma faixa potencial de liquidez de 397 °C (716 °F).
• A água tem um forte efeito hidrofóbico. A água tem o efeito hidrofóbico mais forte de todas as moléculas naturais, essencial para a formação e manutenção de membranas celulares fortes na vida terrestre. O efeito hidrofóbico também desempenha um papel crítico no enovelamento de proteínas, por meio do qual as proteínas adotam e mantêm a forma tridimensional precisa necessária para funcionar corretamente. (Os aminoácidos hidrofóbicos — ou seja, "oleosos" — na proteína enovelam-se naturalmente em direção ao centro da proteína para evitar o contato com a água, enquanto os aminoácidos restantes enovelam-se em direção à parte externa.)
• A água tem muitas propriedades excepcionais. Uma grande virtude da água é que muitas de suas propriedades estão fora dos limites normais de maneiras que são benéficas para a vida. A água tem uma constante dielétrica excepcionalmente alta ("Água", parte 1), que é importante para solventes de vida; e poucos líquidos podem sequer chegar perto de rivalizar com as propriedades térmicas da água (ou seja, propriedades que lidam com calor e temperatura). Especificamente, a água tem valores excepcionalmente altos para: capacidade térmica, calor de vaporização, calor de fusão e condutividade térmica ("Água", parte 4). Além disso, tem muitas outras propriedades úteis, como alta tensão superficial, viscosidade relativamente baixa e alta taxa de difusão ("Água", parte 6).
• A água é ideal para a química do carbono. Dado que o carbono é o único elemento conhecido por ser capaz de sustentar a química da vida, é digno de nota que a água é excepcionalmente bem adequada para facilitar a química do carbono por pelo menos duas razões. Primeiro, o carbono forma ligações muito fortes com o hidrogênio e o oxigênio, que compõem a água. Segundo, a faixa de temperatura na qual a água é um líquido (0–100 °C ou 32–212 °F à pressão padrão) corresponde à faixa superior na qual a química do carbono é viável. Embora a química do carbono possa operar em solventes de temperatura mais baixa, temperaturas mais baixas resultariam em reações químicas mais lentas, o que dificultaria o desenvolvimento da vida. Para a água ter um ponto de ebulição muito mais alto não seria útil porque a maioria dos compostos de carbono se degrada em temperaturas acima de 200 °C (392 °F). Portanto, a água é um líquido na faixa de temperatura ideal para a química do carbono.

A água é um líquido incrível. Como solvente da vida, é inigualável. As propriedades extraordinárias adicionais da água são numerosas demais para serem incluídas neste artigo. Em nossa opinião, elas são uma indicação clara de que a água foi projetada para a vida.

Conclusão

Na literatura científica, a água tem sido chamada de "fluido vital" e "elixir da vida" por bons motivos. [2] Nada se compara à sua capacidade de sustentar vida. Por esse motivo, em sua busca por vida extraterrestre, a NASA adotou amplamente a estratégia de "seguir a água", buscando água líquida em outros planetas. No entanto, nem todos concordam que a água seja o único solvente possível para a vida. Exploraremos essa possibilidade em um artigo futuro.

Dr. John Millam
O Dr. John Millam recebeu seu doutorado em química teórica pela Rice University, em 1997, e atualmente atua como programador na Semichem em Kansas City.

Ken Klos
O Sr. Ken Klos recebeu seu mestrado em estudos ambientais pela Universidade da Flórida em 1971 e trabalhou como engenheiro ambiental/civil para o estado da Flórida.

Notas de Fim

1. Robert Sabaroff et al., “Home Soil”, Jornada nas Estrelas: A Nova Geração, temporada 1, episódio 18, dirigido por Corey Allen, transmitido por TV em 22 de fevereiro de 1988.
2. A expressão “fluido vital” foi retirada de Michael J. Denton, Nature's Destiny (Nova York, NY: The Free Press, 1998), lá servindo como título para o capítulo 3, que descreve o papel singular da água na vida e no meio ambiente. “Elixir of life” (Elixir da vida) foi retirado de Peter Ward, Life As We Do Not Know It (Londres: Penguin Books, 2005), 28.

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Traduzido de Weird Life: Must Life Use Water as Its Solvent? (RTB)

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origem da vida - naturalismo