Vida e Termodinâmica
De um leigo para outros leigos.
SOMOS UM FLUXO DE ENERGIA
Com esta primeira frase, que escrevo propositalmente como “new age” de forma bombástica, espero apresentar os conceitos que passarei neste pequeno e humilde texto.
Vamos primeiro considerar que não sabemos a origem dos seres vivos, nem suas modificações possíveis no tempo, nem mesmo suas mais complexas relações, nem mesmo seus mais sofisticados mecanismos internos e muito menos alguns sistemas ecológicos que dependem mais de determinadas fontes de energia, que como veremos, no quadro mais amplo, nenhuma diferença fazem no contexto do que seja vida dentro do panorama que apresentaremos.
Perdoem quando alguns dos conceitos e observações apresentadas parecerem extremamente até infantis. Fiquem tranqüilos os mais sedentos por informações, pois ao avançar de nosso pueril texto, veremos que as coisas poderão ser bastante mais sofisticadas que inicialmente se apresentam.
Primeiramente, vamos considerar a principal fonte de energia da Terra, pois consideraremos que só existe vida que podemos analisar neste planeta, já que neste ensaio, estamos mais interessados num pé de alface e numa vaca que nas possíveis formas de vida pelo universo.
Observemos que o Sol dista cento e cinqüenta milhões de quilômetros médios da Terra, e mesmo à esta distância, sobre a superfície de uma esfera de menos de sete mil quilômetros de diâmetro, recebemos a quantidade de energia deste astro que um período curto de exposição a tal poder eleva nossa temperatura até o nível do insuportável.
Definidos estes pontos simples e elementares ao mais desatento observador dos fenômenos da natureza, consideremos uma primeira hipótese, que desencadeará todo o conjunto de evidências que pretendo tornem a definição do que temos de ter como o que seja vida pela Termodinâmica da forma mais clara e simples possível.
Imaginemos que não houvesse vida alguma sobre a Terra, ainda sim a quantidade de energia do Sol seria intensa o suficiente para elevar a temperatura dos materiais, que por hora chamaremos de inorgânico, tal como evidenciamos em qualquer basalto em qualquer calçada e o calor deste se perderia para o ambiente à noite, como qualquer pessoa percebe no esfriamento de qualquer xícara de café.
Deste conceito observável no diário, de que os corpos quentes sempre perdem calor para o ambiente, nasce conceituação muito mais sofisticada na Física, e das questões mais gerais e profundas da natureza, a tal ponto que muitas das consequências do estudo de tal questão resultam até em questões sofisticadas como a Cosmologia, mais abrangente das Ciências, e conceituações sobre questões outrora ligadas mais a Filosofia do que as Ciências, tais como o que seja o tempo.
Estamos falando da Entropia, tão cara a “alguns de nossos amigos”.
Esperemos um pouco por hora e abordemos outro ponto.
Como qualquer criança aprende muito cedo, não podemos realizar esforços ilimitadamente, pois cansamos, fogueiras esgotam seu combustível, os carros tem de ser reabastecidos, etc.
Tudo simplesmente porque a quantidade de energia de qualquer sistema, ao que tudo indica, é limitada. Seja nosso Sol, sejam os combustíveis, seja o alimento que ingerimos, tudo tem uma quantidade máxima de energia para fornecer.
Esta característica universal da energia ser conservativa e limitada sobre todos os ângulos possíveis de análise, definimos como Princípio Universal da Conservação da Energia, sendo uma das afirmações mais confiáveis em Ciências por nós conhecida.
De tal princípio derivam os conceitos, já conhecidos anteriormente, da Lei da Conservação da Energia da Mecânica Newtoniana, que diz: O somatório das Energias de um Sistema é constante. Assim como também o Princípio da Conservação das Massas de Lavoisier (“Nada se cria...), que conjuntamente com a Teoria Geral da Relatividade, resulta: num sistema isolado a energia relativística (massa-energia) total é conservada, quando medida em qualquer sistema inercial dado.
Em Termodinâmica tal princípio é tratado especificamente como Primeira Lei da Termodinâmica resulta e é tratado quantitativamente por:
Var E = Var H + W
Variação da Energia Interna é Igual A Variação da Quantidade de Calor mais Trabalho Realizado (sobre o Sistema)
Chegando na Primeira Lei da Termodinâmica, voltemos à que é chamada de Segunda:
“É impossível qualquer processo que envolva nada mais do que a transferência de calor de um corpo frio para outro quente.” (Enunciado de Clausius).
Ou:
“Não é possível qualquer processo no qual ocorra apenas a conversão de energia térmica de um único reservatório em trabalho macroscópico.” (Enunciado de Kelvin-Planck)
Ou simplesmente: “Calor sempre passa de um corpo mais quente para outro mais frio.”
Mais uma vez, estabelecida a passagem de uma abordagem leiga para um tratamento mais formal da questão, guardemos na memória o apresentado por hora e voltemos a nós, reles seres vivos sob o Sol.
Emitida a radiação pelo Sol, esta gera calor sobre a Terra, mas não somente isso, pois a radiação se manifesta em diversas frequências e como pode-se ver na mais simples chapa fotográfica ou colorido dos pigmentos de qualquer tinta, causam alterações químicas, sempre na direção dos compostos mais estáveis sob esta radiação (como um próprio limitar para o revelar de uma chapa fotográfica como o descolorir de um pigmento o demonstra). Logo, havendo o conjunto de substâncias adequado, tendo calor ou tendo radiação, haverá a ocorrência de reações químicas.
Consideremos mais uma vez um mundo sem seres vivos de espécie alguma. Consideremos que embora pequeno, nosso planetinha insignificante possui quantidades gigantescas de materiais e astronômico número de moléculas. Mesmo que combinações mais exóticas e complexas sejam raras e dependam do acaso, lembremo-nos que o Sol permanentemente provê energia, sem contar os meteorologismos (raios) e os vulcanismos, sendo que os primeiros são conseqüência da energia do sol. Deste modo, acaso ao acaso as moléculas se combinam, se decompõe, se recombinam e esporadicamente, formam moléculas que não se decompõe tão facilmente e estas continuam ao acaso se recombinando.
Agora, numa desonestidade intelectual clara, mas nem por isso desembasada, darei um salto e teremos de supor que uma destas moléculas, em meio à inúmeras outras moléculas e até associada com estas, consiga, neste recebimento permanente e abundante de energia, não mais se decompor ou aumentar se tamanho em estruturas mais complexas, mas sim SE REPRODUZIR. Está formada a primeira molécula auto-replicante, e esta, configurada numa associação de outras moléculas, formará um conjunto, que por mais simples e instável que seja, é uma primeira célula e como óbvio, um primeiro organismo.
Havendo a abundância de componentes (mas lembremo-nos que o suprimento de energia é um fluxo relativamente constante, mas a quantidade de moléculas adequadas, NÃO), este organismo se reproduzirá até agregar em sua população toda a matéria aproveitável disponível e aí chegará a um equilíbrio entre reprodução, absorção e decomposição, sempre propiciada pelo fluxo de energia do Sol (e outros).
Como é da natureza de todos os compostos químicos a instabilidade, mesmo nos períodos de tempo mais longos, ainda mais com ação constante de energia, é de se aceitar a obviedade que a reprodução não se dará com exatidão permanente, ainda mais com populações de escala geológica e ainda mais que determinadas fontes de radiação de alta energia não são oriundas somente do Sol e sim dos bilhões de bilhões de suas estrelas irmãs, como observa-se de maneira CABAL ao se olhar para nossa noite (desculpem-me, mas sou viciado em meu próprio estilo!).
Podemos no momento desprezar o conceito um tanto mais complexo de que elementos e substâncias da geologia, e portanto do ambiente, também colaboram para a ocorrência de erros.
Definidos que os erros são inexoráveis, devido ao próprio contexto geral da matéria na Terra e ao próprio Universo, consideraremos que inúmeros destes erros apenas causarão, e agora já podemos usar o termo morte, decomposição dos conjuntos de moléculas que formam tais seres simplíssimos, MAS NÃO SEMPRE. Ocasionalmente, e temos de entender que a escala é global, alguns dos erros propiciam alguma vantagem em relação ao meio, tal como uma mais rápida cadeia de reações, uma melhor reprodução, uma mais fácil absorção das moléculas nutrientes, um melhor aproveitamento de energia do Sol e outras.
Chegamos, por passos curtos e seguros, aos princípios básicos e iniciais do processo evolutivo. Agora, de erro em erro, inexoravelmente, passaremos por “erros favoráveis” que nos levarão, SOB A LUZ DO SOL, de simples células a conjuntos complexos de células trabalhando em conjunto, inclusive passando por células que não apenas aproveitam reações geológicas e decomposições de células alheias e suas moléculas, mas por meio de moléculas simples em meio a moléculas adequadas, frutos também, de erros favoráveis, tomam moléculas do ambiente e produzem suas próprias moléculas úteis e independem agora de moléculas de células alheias. Temos os primeiros organismos fotossintetizantes, e destes, teremos todas as plantas.
Notemos que as plantas foram beneficiadas pelo acaso e pela abundância de recursos e energia.
Mas havendo produção de algo, podemos ter que outra coisa sobre como resíduo, e a fotossíntese tem como preço a produção de corrosivo e reativo gás como subproduto, o oxigênio. Mas não tardaria o permanente fluxo de energia e erros a produzir um organismo que aproveitaria tal reagente e realizaria violentas reações produzindo calor, mais uma vez um fluxo de energia, decompondo de maneira inteiramente nova as mais diversas substâncias. Não tardaria também a ocorrência de erros que levaria ao surgimento de organismos que decomporiam as substâncias produzidas pelas plantas e pelos outros organismos. Temos então uma primeira geração de herbívoros e de predadores.
Perdoem-me, mas após tal exercício de desonestidade, de forçar argumentos evolucionistas, cheguei onde queria, que é a vaca que invade a horta do vizinho e come seus deliciosos pés de alface, e ao primeiro churrasco de confraternização, é carneada.
Notemos que o sol propiciou a energia, que produziu moléculas na alface, que virou carne na vaca, que por sua vez virou carne nos banqueteiros. Os átomos que formavam o pé de alface estavam no sistema solar e na Terra há milhões de anos, assim como as da vaca, igualmente os dos banqueteiros. Desprezemos o papel dos organismos decompositores e outros, pois assuntos desagradáveis deste tipo são do gosto dos Biólogos e acredito que não de todos nós. Já nos basta as limpas alfaces, as simpáticas vacas (para infelicidade da alface) e os felizes banqueteiros (para infelicidade da vaca). O que passou de um para outro, independente da quantidade de átomos que sempre esteve aí, praticamente?
A quantidade de energia cedida pelo Sol, milhões de anos atrás e que formou as mais elementares moléculas orgânicas, depois as bioquímicas, destas os primeiros organismos, e o processo evolutivo posterior. Todos os seres vivos estão em permanente troca de moléculas (logo de átomos) com o meio ambiente, incluindo outros seres vivos, mas mais do que tudo, de ENERGIA, mesmo quando ela se “oculta” nas mais duradouras estruturas químicas. Agora, voltemos à formal e chata Termodinâmica.
Pelo Princípio da Conservação da Energia já sabemos, aliás o que pouco interessa no momento, que nosso sistema solar tem um total de energia total constante, que está sendo disperso pelo Universo e exatamente pela Entropia, permanentemente se perdendo e não podendo retornar ao nosso sistema.
Todos os seres vivos, em menor ou maior grau, produzem calor em suas reações, que se perde para o ambiente, e mesmo que até muitas de suas reações absorvam calor do ambiente, mais cedo ou mais tarde decomposições e outras reações perderão esta energia para o ambiente. Aqui entra o fluxo constante de energia do Sol. Estamos perdendo energia para o ambiente, e o ambiente (que nos inclui) para o frio espaço infinito, mas o Sol continua a nos prover. Portanto, continuamos sendo uma fluxo de energia do Sol para a Terra, nos seres vivos, dos seres vivos entre si e deste para o Universo. Somos portanto, um MOMENTO de organização instável, que se auto-multiplica, entre a CHEGADA DA ENERGIA à Terra e a sua perda para o espaço. Estamos, pois, num “sistema de equilíbrio dinâmico”.
Temos de considerar também, que havendo o fornecimento de energia, podemos ter sistemas de organismos vivos em vulcanismos e no calor geotérmico de variados tipos, tal como hoje evidenciamos em sistemas ecológicos submarinos. Podemos considerar que os vírus não tem metabolismo, mas têm mecanismos de reação que propiciam sua multiplicação que na verdade são modificações das reproduções celulares, mas percebamos, independentemente destes quadros específicos, que de forma algumas deixamos de evidenciar que a energia propicia reações químicas entre moléculas adequadas, que são aproveitadas em outras reações químicas, num ciclo permanente e evolutivo, pois se modifica no tempo, procura manter sua organização relativa, mesmo com erros, que alguns modificações favoráveis propiciam, mas sem deixar de ser nunca o que como seres vivos todos somos: um fluxo de energia.
Originalmente publicado em:
http://linhaevo.blogspot.com/2006/11/palavra-de-especialista_25.html
quinta-feira, 30 de agosto de 2007
SOMOS ARRANJOS DE MOLÉCULAS
Prefácio
Tem me acompanhado desde a pré-adolescência o excelente livro de ensino de Biologia - "das Moléculas ao Homem", do Biological Sciences Curriculum Study, com o qual, em paralelo com Química - "Uma Ciência Experimental", formei minha base de conhecimento nestas duas ciências, em especial em práticas de laboratório nos mais variados campos destas ciências.
Ao longo dos anos, o subtítulo da obra de ensino em Química me mostrou ser mais e mais sólido e embora, como seguidamente afirme, a Química seja uma Ciência para mim esgotada em suas bases, o que me levou a estudar Física, concordo que continue sendo a ciência do TESTAR, mesmo em suas mais sofisticadas pretensões. Já o subtítulo da obra sobre Biologia, ao longo de minhas leituras, diálogos e debates, mais e mais se mostrou FALSO, primeiro por limitar extremamente o que sejam os processos que embora Químicos e Bioquímicos, externos à Biologia, pulam determinadas questões (ainda que concorde que tais afirmações possam parecer repulsivas aos que ensinam Biologia, que com grande dificuldade buscam mostrar que a teoria eixo da Biologia, que é chamada até erroneamente de Teoria da Evolução não trata da origem da vida).
Mas estes mesmos profissionais que possam me criticar neste ponto, hão de concordar que colocar o homem como ápice da organização das moléculas é igualmente, e até pior, erro.
Assim sendo, antes de tratar de ponto que será o real objetivo deste humilde e até simplório texto, tratarei de em sua primeira parte, sugerir o que seria um subtítulo mais coerente.
Parte I - Das Partículas Subatômicas Aos Mais Complexos Seres Vivos
Após apresentarmos noutro texto que somos, com todos os seres vivos, ao longo da história da vida, fluxo de energia, apresentaremos deste novo texto que somos apenas um arranjo de moléculas, onde se dá o nosso já analisado fluxo de energia.
Consideraremos primeiro que somos criaturas, conjuntamente com os menores seres vivos conhecidos e até possíveis, assim como os maiores (que não são muito maiores do que nós, e aliás somos muitíssimas vezes maiores que os menores) que podem ser classificadas de maneira grosseira como MÉDIAS em tamanho em relação aos maiores corpos dos conjuntos astrofísicos que observamos e ao mesmo tempo, que os menores entes da natureza que conhecemos e que talvez possamos vir a conhecer, que são as partículas subatômicas.
Após essa colocação autoritária de minha parte feita, partamos das menores para as maiores, e localizemos em que faixa de fenômenos possíveis se encontram os seres vivos, e daí, concluamos do que realmente dependem em seu íntimo na natureza, ou mais exatamente, como é nosso objetivo, do que, e APENAS DO QUE, são constituídos.
Lá no "centro" dos átomos, habitam os bárions, que são conjuntos (pelo menos até o momento e "estado da arte" da Física de Partículas) que são extremamente densos (no sentido claro de massa pelas suas dimensões) e mantêm-se em intensa agitação. Orbitando em "nuvens" de probabilidades, formando um conjunto maior, aliás, dez mil vezes maior, estão os elétrons, em configuração de orbitais, que são regiões mais específicas onde tais "nuvens" situam-se, e mais que propriamente situam-se, orientam-se. Definido este relativo caos que mais é uma "região de regiões", de extrema agitação e enormes velocidades, mantido relativamente estável por forças intensas e que atuam a curtíssimas distâncias, em especial nos núcleos, tem-se de entender, e para isto esta chatíssima e primária introdução, que átomos NÃO SÃO ESFERAS, muito menos o que possam ser algo parecidos com bolas de bilhar, por exemplo, mas que podem, assim ser tratados muito grosseiramente, como se modela de maneira até muito estética e confiável na química com modelos plásticos e até varetas, simulando suas geometrias em grupos com determinadas ligações entre eles, que chamamos de moléculas.
Entendamos que aquilo que chamamos vida, que já definimos por uma abordagem de fluxo de energia, de forma nenhuma pode se estabelecer nesta escala, muito menos na atômica, onde as turbulências e instabilidades e até mesmo situações que aos nossos mais analíticos olhos seria absurdas, fugindo por demasiado do nosso "senso comum". Aqui reinam as mais poderosas, basais e primárias forças e fenômenos da natureza, sobreviventes desde os mais antigos processos que a natureza possui e exatamente por sua "instabilidade estável" e indestrutível, resistentes a qualquer processo que a natureza possua, até porque são destes os causadores.
Agora combinemos átomos mais do que conhecidos, como o hidrogênio e o oxigênio, que com suas geometrias específicas, exatamente da parte que chamamos orbitais dos elétrons, combinam-se com grande facilidade e são em tal combinação estáveis até as mais intensas e enérgicas situações que a natureza apresenta, pelo menos num planetinha vulgar e sem grandes fenômenos como o nosso.
Tal molécula é, como até crianças sabem, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, e tal proporção de reagentes e sua disposição no espaço em tal conjunto são determinadas exatamente pelos orbitais que citamos. Aqui a coisa se complica, e se se complica em molécula tão simples, perceberemos adiante o quão mais pode ser quase inimaginável, porém em mecanismos extremamente simples, complicada para moléculas imensamente maiores, como as básicas da vida.
Os dois átomos de hidrogênio associam-se o átomo de oxigênio formando um V, de ângulo bastante aberto, onde os hidrogênios estão nas pontas das "barras" e o oxigênio está no vértice. Isto deve-se a um equilíbrio de forças eletromagnéticas entre os átomos, que se atraem e se repelem até esta posição de equilíbrio, mas como não há geometria nos orbitais e nem interações que o permitam, não formam um triângulo de interações e permanente troca de orbitais (que em suma, são a grande parte das interações entre átomos que formam moléculas).
Daí que por este ângulo, a água é dita POLAR, pois forma pólos de carga, entre o dois átomos de hidrogênio em assimetria com o átomo de oxigênio, e que lhe permite dissolver inúmeras outras substâncias quando em grandes quantidades, como o são mesmo uma pequena gota de chuva e também o maior dos oceanos, e já adiantamos nosso objetivo, nestes oceanos, com tal simples molécula, o que seja vida, exatamente pela imensa quantidade de outras moléculas que em meio aquoso são solúveis.
Agora, até tardiamente, vamos lembrar e alertar que átomos, não sendo "bolas de massa de modelar" que se grudam e só se movimentam de suas posições umas em relação as outras com algum esforço, e sim, vamos tornar as imagens mais claras em suas mentes, "bolas de regiões em tremenda agitação e grandes velocidades", formando sólidos limites exatamente por suas velocidades, e como num V formamos dois eixos possíveis de rotações do conjunto, que podemos imaginar como minúsculas e exóticas engrenagens e ainda por cima formando um minúsculo "diapasão" no conjunto inteiro, imaginemos as agitações e movimentos possíveis em tal conjunto.
E agora lembremos mais uma vez: estamos tratando de uma molécula de três átomos.
Iguais liberdades serão possíveis em mais amplas geometrias, em moléculas ainda maiores, mas tal instabilidade destes sólidos (porém relativamente instáveis) mecanismos serão possíveis. Mas as forças que os formam e as complexidades que são possíveis já estão definidas desde o que sejam os átomos, mesmo em sua concentrada agitação.
Definidas que moléculas são arranjos de átomos em determinadas geometrias estáveis, nos resta apresentar que igualmente tais geometrias são alteráveis e combináveis de inúmeras maneiras e nas mais mais variadas combinações, mas dentro de regras rígidas.
Assim, consideremos outra molécula, igualmente simples, que é a do dióxido de carbono, CO2. Tal molécula não é como um V, mas sim como uma "barra", com o átomo de carbono no meio, e embora possa "vibrar", não pode de forma alguma formar de maneira fácil, ângulo, e se este se forma, é em determinadas vibrações, mas o estado de equilíbrio será sempre o linear entre os átomos, o que lhe confere o que chamamos de APOLARIDADE, em razão exatamente desta disposição.
Notemos que as posições relativas, ou ordem, dos átomos envolvidos nestas estruturas sempre se darão nas ordems e posições apresentadas e não em outras, pelo menos nas condições que julgamos normais de nosso quimicamente propício planetinha.
Agora daremos um passo gigantesco nesta, concordo, chatíssima apresentação: as moléculas, por mais estáveis que sejam, SE COMBINAM, e podem perfeitamente, exatamente pelos mesmos mecanismos que as formam como simples, produzir estruturas e geometrias mais e mais complexas, que manterão as características de "motilidade" das moléculas iniciais, em novas combinações, fenomenologia que por si só, já joga por terra qualquer raciocínio que não aceite que um crescendo de complexidade se manifeste na natureza.
A água combina-se com o dióxido de carbono produzindo ácido carbônico.
H2O + CO2 -> H2CO3
E assim se dá com inúmeras outras combinações, e uma escalada de complexidade pode ser estabelecida, desde moléculas básicas como as que aqui vimos, somadas à amônia (NH3), ao metano (CH4), até as mais complexas, como as bioquímicas.
Notemos que igualmente, por um misto de agitação dos menores componentes e "rigidez em movimento", ainda sim tais estruturas, por mais complexas que o sejam, não são de forma alguma rígidas e estáticas, mandendo suas características do que podemos chamar de "estrutura variável em forma".
Nesta escalada de complexidade possível, é evidente pelo que vemos hoje, que em algum momento da história da Terra determinado arranjo entre os muito obtíveis, em especial pela complexidade e variedade de cadeias que os átomos de carbono propiciam, inclusive pelas suas várias geometrias em suas ligações, alguma molécula poderia não mais reagir, mas sim, em conjunto com outras, num complexo conjunto de reações, produzir uma cópia de si mesmo. Pelo atual estado da arte da Bioquímica, podemos apostar todas as nossas fichas que foi um "PROTO-RNA".
NOTA: Aa terminologia é minha, e pedirei perdão desde agora aos amigos Bioquímicos e Biólogos, muito mais preparados e atualizados que este leigo que vos escreve neste campo.
Agora chegamos no ponto, no nosso caminhar em escala, que um sistema de reações químicas, entre um conjunto de moléculas colaborantes, forma um primeiro ser vivo, e deste, pelo processo evolutivo, modificaram-se tais proto-células em novas células e finalmente em seres vivos multicelulares, mas ainda sim, apenas um conjunto de moléculas organizadas.
Antes, lembremos nosso objetivo, que chegamos a apresentação de que o que sejam serem seres vivos como apenas possíveis quando temos uma quantidades adequada de átomos, não mais nem menos que átomos e como não evidenciamos jamais uma montanha respirar, sabemos que não temos animais ou plantas maiores (ou algo diferente destes dois grandes filos) que as maiores que conhecemos hoje vivas ou mesmo que os que a Paleontologia nos revela.
Encerrando esta parte, apenas alongarei um pouco mais o texto colocando o limite superior para o que possamos chamar de um ser vivo e abortando um peculiar "mito científico", e no que, por baixo de tal mito, existe de sólidos fatos sobre os quais constrói-se sólida ciência.
Observemos que os maiores seres vivos de todos os tempos jamais passaram, por exemplo, e repetirei e "forçarei" a argumentação, de uma centena de metros e um milhar de toneladas, mesmo no meio aquático, e mesmo o que sejam "continuidades de tecidos" em determinados fungos, por exemplo, não são igualmente maiores que isso, e ainda sim, sustentados em sua continuidade por estruturas geológicas, aprisionados em seus próprios "fisiologismos e histologismos" (perdão pelos neologismos, mas como já afirmei, as vezes sou vítima de meu estilo) nos limites determinados por tal relacionamento com as "leis da Física" que a todos fenômenos limitam.
Temos de entender que questões como peso, pressão, resistência dos materiais, balanços de energia e dissipação de calor, entre outras, serão os fatores limitantes do "teto" de tamanho dos seres vivos, por mais propício e favorável que seja o meio, pois ao que tudo indica, todos os seres vivos da Terra compartilham as características Físico-Químicas daquilo que chamamos célula.
Assim, com plena confiança, podemos afirmar que jamais haverá, dentro da "engenharia" que a Biologia permite, um ser vivo do tamanho de uma montanha, de milhões de toneladas e quilômetros de extensão. Limitamos, pois, finalmente a escala dos seres vivos em relação ao seu meio e seus constituintes.
Mas os seres vivos guardam extremamente complexas relações entre si e até com as características geológicas, desde os óbvios ar e água até o solo e porque não, além deste, o conjunto maior de minerais e rochas que formam o único planetinha no qual se desenvolvem que conseguimos estudar.
Daqui nasce uma hipótese, que a meu ver há muito superou esta etapa, constituindo Teoria que engloba tanto a Ecologia, quanto a geologia, que chamarei, corajosamente, não de Teoria Gaia, mas de Teoria Biogeológica, que embora não seja desenvolvida formalmente muito além do pouquíssimo que afirmarei, é de todo FORMAL e FORMALIZÁVEL e ainda por cima, encontra corroborações que saltam aos olhos, porém vítima de todo tipo de distorção.
E já adianto, iremos além ao tratar de tolices ainda maiores que tem sido afirmadas.
Apesar dos seres vivos terem massa total, quando confrontada com as massas geológicas, absolutamente insignificante, eles permitem reações químicas (que é o que são, em suma) constantes e até crescentes no tempo, pois fazem parte de um fluxo de energia do Sol e dos próprio geologismos, aqui direcionados em reações químicas. Assim, como exemplo, podemos colocar uma rocha de basalto sob o mais escaldante Sol, assim como seguidamente molhado pelas mais intensas chuvas, ainda assim, quimicamente e até estruturalmente ele se manterá estável por séculos, quando muito se pulverizando pelos choques, tanto mecânicos quanto térmicos, no máximo tendendo a formar uma outra rocha sedimentar.
Coloquemo-o em contato com a mais vulgar erva daninha e será fragmentado em fração deste tempo, assim como poderá ceder sua sílica e formar a carapaça de milhões de seres vivos, formando rocha sedimentar completamente diferente da anterior, ou mesmo permitindo inumeras catálises e reações que antes seriam impossíveis.
Eis, pois, a base de uma, e assim a chamo, HIPÓTESE GAIA MODERADA. O planeta Terra NÃO É UM SER VIVO, mas sua superfície, desde a crosta até a atmosfera, é fortemente influenciada em composição química e variáveis físicas pelos seres vivos em seu conjunto, e aqui afirmo com todas as letras, repetindo-me: não é um ser vivo, MAS FORMA UM ÚNICO SISTEMA QUÍMICO DE REAÇÕES, por mais complexo que seja, e no MACRO, quando bem analisado, baseado em poucos CICLOS, que até modificaram-se desde a origem da vida e apresentaram novos ciclos dentro de outros ciclos, mas ainda sim, resumidos a poucos principais, e selecionados e equilibrados em seu balanço ao longo do tempo pelo processo evolutivo.
Percebem-se as provas de tais processos e ciclos nas terras diatomáceas, nos depósitos dos mais diversos tipos de rochas calcárias, nas argilas vermelhas e no oxigênio da atmosfera, e pegarei este último como exemplo simples da seleção natural atuando no macro processo que formou a Terra qual vemos hoje.
Sabemos que a atmosfera primitiva não possuia oxigênio na forma O2. Quem o produziu foram os primeiros fotossintetizantes, aproveitando a imensa disponibilidade de CO2. Em período que geologicamente podemos definir como curto, dada a permanente ação do Sol, e a abundância de tal (agora) nutriente, podemos afirmar que a atmosfera encheu-se ao nível tóxico (como ainda o é, relativamente) de oxigênio "puro". Não tardaria ao acaso propiciar a um determinado ser vivo aproveitar tamanha abundância. Somos herdeiros de tal acaso, mas dependentes (se não parasitas) dos produtores iniciais e seus descendentes de tal novo nutriente.
Aqui não há teleologia alguma, muito menos falácia da "poça d'água". O acaso propicia a vantagem ao meio, e a vantagem multiplica-se, modificando o meio, que ficará "a espera" de novo acaso.
Nada mais simples, nada mais claro, porém, tal conceituação levou a raciocínios, quando não muito errôneos, a simplesmente ridículos.
Mas maior tolice está surgindo no horizonte, quando afirma-se, até como forma didática, por pensadores sérios, de que o Universo inteiro, em especial sua mais destacada "organização" (notemos as aspas), que são as estrelas, também formam um único "ser vivo", comparando os processos crescentes de agregação, nascimento, vida e mortes das estrelas, e a inexorável ação da gravidade (que abordaremos noutro texto, já prometo) são igualmente um processo Biológico, gerando a idéia tola que estamos dentro de uma AMEBONA.
Aqui usarei os nomes de determinadas ciências como sinônimos dos objetos que tratam. Biologia é Biologia, Geologia é Geologia, Astrofísica é Astrofísica, Cosmologia é Cosmologia.
É claro que a existência de nosso Sol é resultado dos processos cosmológicos, assim como nosso planeta dos processos astrofísicos, como também nosso ambiente em seu quadro mais amplo é resultado dos processos geológicos, como se observa pela simples mudança no clima em cada erupção vulcânica. Mas afirmar que tudo isto seja um processo biológico, nada mais é que outra distorção de algo sério.
Concluída minha argumentação sobre este ponto, e clareados, acredito, alguns pontos, passemos para determinada estrutura em nossos corpos, que julgamos a obra prima do Universo.
Tem me acompanhado desde a pré-adolescência o excelente livro de ensino de Biologia - "das Moléculas ao Homem", do Biological Sciences Curriculum Study, com o qual, em paralelo com Química - "Uma Ciência Experimental", formei minha base de conhecimento nestas duas ciências, em especial em práticas de laboratório nos mais variados campos destas ciências.
Ao longo dos anos, o subtítulo da obra de ensino em Química me mostrou ser mais e mais sólido e embora, como seguidamente afirme, a Química seja uma Ciência para mim esgotada em suas bases, o que me levou a estudar Física, concordo que continue sendo a ciência do TESTAR, mesmo em suas mais sofisticadas pretensões. Já o subtítulo da obra sobre Biologia, ao longo de minhas leituras, diálogos e debates, mais e mais se mostrou FALSO, primeiro por limitar extremamente o que sejam os processos que embora Químicos e Bioquímicos, externos à Biologia, pulam determinadas questões (ainda que concorde que tais afirmações possam parecer repulsivas aos que ensinam Biologia, que com grande dificuldade buscam mostrar que a teoria eixo da Biologia, que é chamada até erroneamente de Teoria da Evolução não trata da origem da vida).
Mas estes mesmos profissionais que possam me criticar neste ponto, hão de concordar que colocar o homem como ápice da organização das moléculas é igualmente, e até pior, erro.
Assim sendo, antes de tratar de ponto que será o real objetivo deste humilde e até simplório texto, tratarei de em sua primeira parte, sugerir o que seria um subtítulo mais coerente.
Parte I - Das Partículas Subatômicas Aos Mais Complexos Seres Vivos
Após apresentarmos noutro texto que somos, com todos os seres vivos, ao longo da história da vida, fluxo de energia, apresentaremos deste novo texto que somos apenas um arranjo de moléculas, onde se dá o nosso já analisado fluxo de energia.
Consideraremos primeiro que somos criaturas, conjuntamente com os menores seres vivos conhecidos e até possíveis, assim como os maiores (que não são muito maiores do que nós, e aliás somos muitíssimas vezes maiores que os menores) que podem ser classificadas de maneira grosseira como MÉDIAS em tamanho em relação aos maiores corpos dos conjuntos astrofísicos que observamos e ao mesmo tempo, que os menores entes da natureza que conhecemos e que talvez possamos vir a conhecer, que são as partículas subatômicas.
Após essa colocação autoritária de minha parte feita, partamos das menores para as maiores, e localizemos em que faixa de fenômenos possíveis se encontram os seres vivos, e daí, concluamos do que realmente dependem em seu íntimo na natureza, ou mais exatamente, como é nosso objetivo, do que, e APENAS DO QUE, são constituídos.
Lá no "centro" dos átomos, habitam os bárions, que são conjuntos (pelo menos até o momento e "estado da arte" da Física de Partículas) que são extremamente densos (no sentido claro de massa pelas suas dimensões) e mantêm-se em intensa agitação. Orbitando em "nuvens" de probabilidades, formando um conjunto maior, aliás, dez mil vezes maior, estão os elétrons, em configuração de orbitais, que são regiões mais específicas onde tais "nuvens" situam-se, e mais que propriamente situam-se, orientam-se. Definido este relativo caos que mais é uma "região de regiões", de extrema agitação e enormes velocidades, mantido relativamente estável por forças intensas e que atuam a curtíssimas distâncias, em especial nos núcleos, tem-se de entender, e para isto esta chatíssima e primária introdução, que átomos NÃO SÃO ESFERAS, muito menos o que possam ser algo parecidos com bolas de bilhar, por exemplo, mas que podem, assim ser tratados muito grosseiramente, como se modela de maneira até muito estética e confiável na química com modelos plásticos e até varetas, simulando suas geometrias em grupos com determinadas ligações entre eles, que chamamos de moléculas.
Entendamos que aquilo que chamamos vida, que já definimos por uma abordagem de fluxo de energia, de forma nenhuma pode se estabelecer nesta escala, muito menos na atômica, onde as turbulências e instabilidades e até mesmo situações que aos nossos mais analíticos olhos seria absurdas, fugindo por demasiado do nosso "senso comum". Aqui reinam as mais poderosas, basais e primárias forças e fenômenos da natureza, sobreviventes desde os mais antigos processos que a natureza possui e exatamente por sua "instabilidade estável" e indestrutível, resistentes a qualquer processo que a natureza possua, até porque são destes os causadores.
Agora combinemos átomos mais do que conhecidos, como o hidrogênio e o oxigênio, que com suas geometrias específicas, exatamente da parte que chamamos orbitais dos elétrons, combinam-se com grande facilidade e são em tal combinação estáveis até as mais intensas e enérgicas situações que a natureza apresenta, pelo menos num planetinha vulgar e sem grandes fenômenos como o nosso.
Tal molécula é, como até crianças sabem, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, e tal proporção de reagentes e sua disposição no espaço em tal conjunto são determinadas exatamente pelos orbitais que citamos. Aqui a coisa se complica, e se se complica em molécula tão simples, perceberemos adiante o quão mais pode ser quase inimaginável, porém em mecanismos extremamente simples, complicada para moléculas imensamente maiores, como as básicas da vida.
Os dois átomos de hidrogênio associam-se o átomo de oxigênio formando um V, de ângulo bastante aberto, onde os hidrogênios estão nas pontas das "barras" e o oxigênio está no vértice. Isto deve-se a um equilíbrio de forças eletromagnéticas entre os átomos, que se atraem e se repelem até esta posição de equilíbrio, mas como não há geometria nos orbitais e nem interações que o permitam, não formam um triângulo de interações e permanente troca de orbitais (que em suma, são a grande parte das interações entre átomos que formam moléculas).
Daí que por este ângulo, a água é dita POLAR, pois forma pólos de carga, entre o dois átomos de hidrogênio em assimetria com o átomo de oxigênio, e que lhe permite dissolver inúmeras outras substâncias quando em grandes quantidades, como o são mesmo uma pequena gota de chuva e também o maior dos oceanos, e já adiantamos nosso objetivo, nestes oceanos, com tal simples molécula, o que seja vida, exatamente pela imensa quantidade de outras moléculas que em meio aquoso são solúveis.
Agora, até tardiamente, vamos lembrar e alertar que átomos, não sendo "bolas de massa de modelar" que se grudam e só se movimentam de suas posições umas em relação as outras com algum esforço, e sim, vamos tornar as imagens mais claras em suas mentes, "bolas de regiões em tremenda agitação e grandes velocidades", formando sólidos limites exatamente por suas velocidades, e como num V formamos dois eixos possíveis de rotações do conjunto, que podemos imaginar como minúsculas e exóticas engrenagens e ainda por cima formando um minúsculo "diapasão" no conjunto inteiro, imaginemos as agitações e movimentos possíveis em tal conjunto.
E agora lembremos mais uma vez: estamos tratando de uma molécula de três átomos.
Iguais liberdades serão possíveis em mais amplas geometrias, em moléculas ainda maiores, mas tal instabilidade destes sólidos (porém relativamente instáveis) mecanismos serão possíveis. Mas as forças que os formam e as complexidades que são possíveis já estão definidas desde o que sejam os átomos, mesmo em sua concentrada agitação.
Definidas que moléculas são arranjos de átomos em determinadas geometrias estáveis, nos resta apresentar que igualmente tais geometrias são alteráveis e combináveis de inúmeras maneiras e nas mais mais variadas combinações, mas dentro de regras rígidas.
Assim, consideremos outra molécula, igualmente simples, que é a do dióxido de carbono, CO2. Tal molécula não é como um V, mas sim como uma "barra", com o átomo de carbono no meio, e embora possa "vibrar", não pode de forma alguma formar de maneira fácil, ângulo, e se este se forma, é em determinadas vibrações, mas o estado de equilíbrio será sempre o linear entre os átomos, o que lhe confere o que chamamos de APOLARIDADE, em razão exatamente desta disposição.
Notemos que as posições relativas, ou ordem, dos átomos envolvidos nestas estruturas sempre se darão nas ordems e posições apresentadas e não em outras, pelo menos nas condições que julgamos normais de nosso quimicamente propício planetinha.
Agora daremos um passo gigantesco nesta, concordo, chatíssima apresentação: as moléculas, por mais estáveis que sejam, SE COMBINAM, e podem perfeitamente, exatamente pelos mesmos mecanismos que as formam como simples, produzir estruturas e geometrias mais e mais complexas, que manterão as características de "motilidade" das moléculas iniciais, em novas combinações, fenomenologia que por si só, já joga por terra qualquer raciocínio que não aceite que um crescendo de complexidade se manifeste na natureza.
A água combina-se com o dióxido de carbono produzindo ácido carbônico.
H2O + CO2 -> H2CO3
E assim se dá com inúmeras outras combinações, e uma escalada de complexidade pode ser estabelecida, desde moléculas básicas como as que aqui vimos, somadas à amônia (NH3), ao metano (CH4), até as mais complexas, como as bioquímicas.
Notemos que igualmente, por um misto de agitação dos menores componentes e "rigidez em movimento", ainda sim tais estruturas, por mais complexas que o sejam, não são de forma alguma rígidas e estáticas, mandendo suas características do que podemos chamar de "estrutura variável em forma".
Nesta escalada de complexidade possível, é evidente pelo que vemos hoje, que em algum momento da história da Terra determinado arranjo entre os muito obtíveis, em especial pela complexidade e variedade de cadeias que os átomos de carbono propiciam, inclusive pelas suas várias geometrias em suas ligações, alguma molécula poderia não mais reagir, mas sim, em conjunto com outras, num complexo conjunto de reações, produzir uma cópia de si mesmo. Pelo atual estado da arte da Bioquímica, podemos apostar todas as nossas fichas que foi um "PROTO-RNA".
NOTA: Aa terminologia é minha, e pedirei perdão desde agora aos amigos Bioquímicos e Biólogos, muito mais preparados e atualizados que este leigo que vos escreve neste campo.
Agora chegamos no ponto, no nosso caminhar em escala, que um sistema de reações químicas, entre um conjunto de moléculas colaborantes, forma um primeiro ser vivo, e deste, pelo processo evolutivo, modificaram-se tais proto-células em novas células e finalmente em seres vivos multicelulares, mas ainda sim, apenas um conjunto de moléculas organizadas.
Antes, lembremos nosso objetivo, que chegamos a apresentação de que o que sejam serem seres vivos como apenas possíveis quando temos uma quantidades adequada de átomos, não mais nem menos que átomos e como não evidenciamos jamais uma montanha respirar, sabemos que não temos animais ou plantas maiores (ou algo diferente destes dois grandes filos) que as maiores que conhecemos hoje vivas ou mesmo que os que a Paleontologia nos revela.
Encerrando esta parte, apenas alongarei um pouco mais o texto colocando o limite superior para o que possamos chamar de um ser vivo e abortando um peculiar "mito científico", e no que, por baixo de tal mito, existe de sólidos fatos sobre os quais constrói-se sólida ciência.
Observemos que os maiores seres vivos de todos os tempos jamais passaram, por exemplo, e repetirei e "forçarei" a argumentação, de uma centena de metros e um milhar de toneladas, mesmo no meio aquático, e mesmo o que sejam "continuidades de tecidos" em determinados fungos, por exemplo, não são igualmente maiores que isso, e ainda sim, sustentados em sua continuidade por estruturas geológicas, aprisionados em seus próprios "fisiologismos e histologismos" (perdão pelos neologismos, mas como já afirmei, as vezes sou vítima de meu estilo) nos limites determinados por tal relacionamento com as "leis da Física" que a todos fenômenos limitam.
Temos de entender que questões como peso, pressão, resistência dos materiais, balanços de energia e dissipação de calor, entre outras, serão os fatores limitantes do "teto" de tamanho dos seres vivos, por mais propício e favorável que seja o meio, pois ao que tudo indica, todos os seres vivos da Terra compartilham as características Físico-Químicas daquilo que chamamos célula.
Assim, com plena confiança, podemos afirmar que jamais haverá, dentro da "engenharia" que a Biologia permite, um ser vivo do tamanho de uma montanha, de milhões de toneladas e quilômetros de extensão. Limitamos, pois, finalmente a escala dos seres vivos em relação ao seu meio e seus constituintes.
Mas os seres vivos guardam extremamente complexas relações entre si e até com as características geológicas, desde os óbvios ar e água até o solo e porque não, além deste, o conjunto maior de minerais e rochas que formam o único planetinha no qual se desenvolvem que conseguimos estudar.
Daqui nasce uma hipótese, que a meu ver há muito superou esta etapa, constituindo Teoria que engloba tanto a Ecologia, quanto a geologia, que chamarei, corajosamente, não de Teoria Gaia, mas de Teoria Biogeológica, que embora não seja desenvolvida formalmente muito além do pouquíssimo que afirmarei, é de todo FORMAL e FORMALIZÁVEL e ainda por cima, encontra corroborações que saltam aos olhos, porém vítima de todo tipo de distorção.
E já adianto, iremos além ao tratar de tolices ainda maiores que tem sido afirmadas.
Apesar dos seres vivos terem massa total, quando confrontada com as massas geológicas, absolutamente insignificante, eles permitem reações químicas (que é o que são, em suma) constantes e até crescentes no tempo, pois fazem parte de um fluxo de energia do Sol e dos próprio geologismos, aqui direcionados em reações químicas. Assim, como exemplo, podemos colocar uma rocha de basalto sob o mais escaldante Sol, assim como seguidamente molhado pelas mais intensas chuvas, ainda assim, quimicamente e até estruturalmente ele se manterá estável por séculos, quando muito se pulverizando pelos choques, tanto mecânicos quanto térmicos, no máximo tendendo a formar uma outra rocha sedimentar.
Coloquemo-o em contato com a mais vulgar erva daninha e será fragmentado em fração deste tempo, assim como poderá ceder sua sílica e formar a carapaça de milhões de seres vivos, formando rocha sedimentar completamente diferente da anterior, ou mesmo permitindo inumeras catálises e reações que antes seriam impossíveis.
Eis, pois, a base de uma, e assim a chamo, HIPÓTESE GAIA MODERADA. O planeta Terra NÃO É UM SER VIVO, mas sua superfície, desde a crosta até a atmosfera, é fortemente influenciada em composição química e variáveis físicas pelos seres vivos em seu conjunto, e aqui afirmo com todas as letras, repetindo-me: não é um ser vivo, MAS FORMA UM ÚNICO SISTEMA QUÍMICO DE REAÇÕES, por mais complexo que seja, e no MACRO, quando bem analisado, baseado em poucos CICLOS, que até modificaram-se desde a origem da vida e apresentaram novos ciclos dentro de outros ciclos, mas ainda sim, resumidos a poucos principais, e selecionados e equilibrados em seu balanço ao longo do tempo pelo processo evolutivo.
Percebem-se as provas de tais processos e ciclos nas terras diatomáceas, nos depósitos dos mais diversos tipos de rochas calcárias, nas argilas vermelhas e no oxigênio da atmosfera, e pegarei este último como exemplo simples da seleção natural atuando no macro processo que formou a Terra qual vemos hoje.
Sabemos que a atmosfera primitiva não possuia oxigênio na forma O2. Quem o produziu foram os primeiros fotossintetizantes, aproveitando a imensa disponibilidade de CO2. Em período que geologicamente podemos definir como curto, dada a permanente ação do Sol, e a abundância de tal (agora) nutriente, podemos afirmar que a atmosfera encheu-se ao nível tóxico (como ainda o é, relativamente) de oxigênio "puro". Não tardaria ao acaso propiciar a um determinado ser vivo aproveitar tamanha abundância. Somos herdeiros de tal acaso, mas dependentes (se não parasitas) dos produtores iniciais e seus descendentes de tal novo nutriente.
Aqui não há teleologia alguma, muito menos falácia da "poça d'água". O acaso propicia a vantagem ao meio, e a vantagem multiplica-se, modificando o meio, que ficará "a espera" de novo acaso.
Nada mais simples, nada mais claro, porém, tal conceituação levou a raciocínios, quando não muito errôneos, a simplesmente ridículos.
Mas maior tolice está surgindo no horizonte, quando afirma-se, até como forma didática, por pensadores sérios, de que o Universo inteiro, em especial sua mais destacada "organização" (notemos as aspas), que são as estrelas, também formam um único "ser vivo", comparando os processos crescentes de agregação, nascimento, vida e mortes das estrelas, e a inexorável ação da gravidade (que abordaremos noutro texto, já prometo) são igualmente um processo Biológico, gerando a idéia tola que estamos dentro de uma AMEBONA.
Aqui usarei os nomes de determinadas ciências como sinônimos dos objetos que tratam. Biologia é Biologia, Geologia é Geologia, Astrofísica é Astrofísica, Cosmologia é Cosmologia.
É claro que a existência de nosso Sol é resultado dos processos cosmológicos, assim como nosso planeta dos processos astrofísicos, como também nosso ambiente em seu quadro mais amplo é resultado dos processos geológicos, como se observa pela simples mudança no clima em cada erupção vulcânica. Mas afirmar que tudo isto seja um processo biológico, nada mais é que outra distorção de algo sério.
Concluída minha argumentação sobre este ponto, e clareados, acredito, alguns pontos, passemos para determinada estrutura em nossos corpos, que julgamos a obra prima do Universo.
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