Mutações, radiações e aleatoriedade

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Mutações

As mutações são mudanças na sequência dos nucleotídeos do material genético (ou mais resumidamente, alterações no DNA) de um organismo. Sabemos que as mutações podem ser causadas por radiações ionizantes e outros fatores. Mutações, se produzem alterações nos seres vivos que sejam mais adequadas à sobrevivência ao ambiente (como uma maior resistência ao calor ou frio, como pelos mais densos para um animal que poderá ocupar regiões mais geladas , ou atrativas sexualmente, como penas mais coloridas numa ave, ou neutras, como quatro chifres no gado bovino), E (e é fundamental que se entenda este E) transmissíveis aos descendentes do ser vivo mutado, acabarão por produzir população de iguais características, e esta em modificação no tempo, até por mais mutações, resultará no processo contínuo em seu quadro mais amplo que chamamos evolução dos seres vivos.

Radiações ionizantes

Radiações ionizantes são aquelas capazes de ionizar átomos, e portanto, destruir ligações químicas em moléculas. Como o DNA é uma molécula, e bastante complexa, sua recepção à radiações é grande e produz efeitos.

As radiações ionizantes "tradicionalmente" são: radiação beta, radiação alfa, radiação gama. A estas vamos acrescentar para efeitos deste estudo a emissão de nêutrons e a emissão de prótons, e veremos em passos simples e firmes porque podem causar ação mutagênica.

Radiação Beta

A radiação beta é produzida pela emissão de elétrons a partir de nêutrons nos núcleos atômicos. Sua emissão faz com que um átomo de número atômico N "suba" para um número atômico N+1.

Em termos de uma "reação", o processo no nêutron pode ser representado por:

n → p + e + v

Onde n é o nêutron, p o próton, e o elétron (ou pósitron, de certa maneira podemos dizer um "elétron" positivo) e v um neutrino.

Como exemplo da "reação" em termos do átomo modificado por esta emissão, apresentamos o decaimento beta do sódio 22 ao neônio 22 (o sódio possui número atômico 11 e o neônio 10, de onde percebe-se que aproximadamente a massa atômica não diminui, exatamente porque o elétron representa pouco em termos de massa).

Na → Ne + e + v

Assim, deve-se entender que uma "molécula" de trivial sal de cozinha, NaCl (propriamente falando, o NaCl não possui moléculas no estado sólido e sim, apenas um arranjo cristalino), quando deste decaimento, se decomporá em cloro e neônio. Já num líquido, desprender-se-ão estes dois gases para o meio.

Aqui, destaco que em física nuclear a matéria se modifica das forma mais inimagináveis aos químicos do século XVIII.

Esta emissão se dá aleatoriamente no tempo e mais ainda, aleatoriamente em direção no espaço, de onde, em outras palavras, podemos dizer que sua ocorrência é imprevisível tanto em quando se dá como em para onde vai o elétron produzido.

Uma "reação inversa" da emissão beta é a captura de elétron, onde um elétron é absorvido por um próton num átomo produzindo um nêutron.

p + e → n + v

Um exemplo deste tipo de "reação" é a tranformação do potássio 40 no argônio 40:

K + e → Ar + v

De onde uma molécula contendo potássio em nosso corpo pode num determinado (mas aleatório momento, se o elétron beta com ele "colide") se transformar em um gás inerte, e romper a molécula neste ponto.

education.jlab.org

Radiação alfa

As partículas alfa são núcleos de hélio (He 2+), com dois prótons e dois nêutrons, assim, são emitidas por um processo de fissão, em um sentido mais classificatório.

Um exemplo, é a fissão do amerício 241 em neptúnio 237:

Am → Np + He 2+

Notemos que esta emissão também se dá aleatoriamente no tempo e em direção no espaço.

scienceblogs.com

Radiação gama

Esta radiação é emitida por inúmeras reações nucleares, tanto de fissão quanto de fusão, e é sempre associada a eventos de alta energia. Os "raios gama" são fótons, "luz invisível" e exatamente porque possuem alta energia e se originam em enérgicos fenômenos, causam tabém enérgicos fenômenos e alteram drasticamente outros átomos e ligações entre eles.

É a mais penetrante das radiações luminosas, superando mesmo os raios X (que também são radiações ionizantes, mas nem as trataremos).

Sua emissão é igualmente aleatória no tempo e em direção.

http://www.ionactive.co.uk/

Emissão de nêutrons

Átomos com excesso de nêutrons emitem estes nêutrons e decaem a isótopos mais estáveis, como o que ocorre com o hélio 5, decaindo ao hélio 4.

Mais interessante para nós é a questão que nêutrons emitidos, seja porque fonte, ao "colidirem" com os átomos de nitrogênio 14 na atmosfera, produzem carbono 14 e hidrogênio.

n + N → C + H

Notemos que o mesmo pode acontecer com a grande quantidade de nitrogênio que possuímos em nosso corpo, de onde nossas bases nitrogenadas, no DNA, podem de um momento para outro passar a ser uma nova molécula.

O carbono 14 formado, por exemplo (e destacadamente) na atmosfera, absorvido pelos seres vivos, e depois até formando nosso DNA decairá em nitrogênio, e pelo decaimento beta:

C → N + e + v

De onde QUALQUER cadeia de carbono em nosso corpo, logo o DNA também, pode ser rompido em seu mais estrutural componente, e portanto, partir-se ou modificar-se radicalmente.

Notemos que os processos acima podem ser sinergéticos, um atuando sobre o outro, em cadeia quase ilimitada, e portanto, permanentemente mantendo nossa bioquímica instável.

Decaimento do nêutron

Notemos que a equação fundamental do decaimento beta é a mesma que descreve o decaimento do nêutron, que se dá fora do núcleo numa meia vida de aproximadamente 15 minutos:

n → p + e + v

De onde tiramos que um nêutron no espaço, fora dos núcleos, produz um próton e um elétron, sem isto ser determinável em tempo e direção dos produzidos, em processo mais uma vez aleatório.

Existem igualmente imissões de prótons, mas sua ocorrência é relativamente rara, e não será nem abordada aqui.



A aleatoriedade das radiações


Na intimidade da matéria

Após descrevermos as diversas radiações ionizantes, vamos recordar que sua ocorrência se dá aleatoriamente no tempo e em direção e portanto, podem ocorrer em qualquer átomo a elas propício, em qualquer situação de reação nuclear que as produza, e mais que isto, em qualquer região do universo, mesmo do nosso corpo, tanto em emissão quanto em absorção e seus efeitos.



No conjunto dos átomos


Se os átomos, mesmo numa poça d'água, mesmo num simples movimento browniano como o que se evidencia numa borra de café apresentam comportamento caótico multiparticulado, o que diremos de corpos celestes como as estrelas, mesmo o pequeno Sol, que as produzem, com destaque para a radiação gama, em um ambiente convulsivo mesmo da posição e direção de movimento dos átomos.

Assim, o ambiente de extrema agitação das partículas das estrelas e de suas organizações pelo universo, produzem aleatoriedade independentemente da emissão aleatória de direção e no tempo das próprias radiações, e a elas multiplica.


No conjunto dos corpos celestes e em nosso planeta

Agora percebamos que também as estrelas em seu conjunto são um sistema multiparticulado, que mostra-se ao apenas olhar-se a Via Láctea a noite, com sua distribuição aleatória e evolutiva de estrelas, de inúmeras e bem distribuidas idades, mesmo em seu comportamento tão homogêneo no tempo, pois enquanto algumas se formam, outras explodem e outras se apagam.

Devemos também somar as translações das estrelas umas ao redor de outras, em sistemas duplos e triplos e ainda mais complexos, a rotação das galáxias, a complexa translação das estrelas nestas, sua modificação de posição relativa no tempo, a permanente mesmo que lenta modificação das constelações, e até as translações das galáxias umas ao redor das outras.

Assim, recebemos radiações ionizantes de todo o universo, de todas as direções e inclusive, nos movimentos mais triviais, pois mesmo o mais sólido carvalho balança ao vento, e portanto percebemos que as ações das radiações são um sistema caótico (no sentido matemático-físico mais profundo), por si, e portanto, as mutações e sua ocorrência no tempo são em sua ação no biológico um processo estocástico (que se comporta na origem do termo do grego "Στόχος", suposição).

Portanto, e esta é nossa maior conclusão, a ação de radiações é aleatória, desde sua origem, e portanto produz efeitos aleatórios, como as mutações, e sendo as mutações um dos motores do processo evolutivo, se conclui que a mutação é igualmente um processo estocástico, e tal como afirmou DAWKINS, o relojoeiro é cego, e aqui estamos lendo e escrevendo porque sobrevivemos a este processo, não porque fomos evidente e conclusivamente planejados.

Mas atentemos, pois as mutações são aleatórias, e o ambiente é aleatório em seu comportamento geológico, até mesmo pelo citado comportamento aleatório das estrelas como o Sol e do geologismo do manto terrestre pelo mesmo motivo de sistemas multiparticulados, mas o efeito deste ambiente na seleção que resultará nos seres sobreviventes é determinante.

Mas isto é tema para outro texto.