A Necessidade de um Solvente
Podemos dizer que, em essência, toda forma de vida em nosso planeta consiste de organismos com uma ou mais células que contêm em seu interior um solvente líquido no qual grandes moléculas de importância biológica podem se combinar quimicamente e dar origem aos processos metabólicos que definem vida como nós a compreendemos.
A importância de um solvente líquido reside em três propriedades fundamentais.
A primeira e mais importante propriedade permite que moléculas possam se deslocar livremente, se encontrar e reagir entre si. Muito se especula sobre a possibilidade de vida em forma cristalina. Porém. moléculas não podem se mover no interior da matriz sólida de um cristal, apenas íons e átomos têm a capacidade de se deslocar livremente no interior de um material cristalino.
A segunda propriedade diz respeito à maior inércia térmica dos líquidos. Moléculas orgânicas complexas usualmente são destruídas quando submetidas a grandes mudanças de temperatura. Líquidos servem como reguladores de temperatura. por exemplo, comparados a sólidos.
A existência de tensão superficial em líquidos é a terceira propriedade de interesse. A tensão superficial de um líquido leva naturalmente à formação de gotículas que podem ter auxiliado na formação e organização dos primeiros processos vitais antes que organismos primitivos tivessem evoluído a ponto de possuírem membranas celulares funcionais.
Vários líquidos podem servir como solventes.
Água
Os organismos que vivem em nosso planeta são compostos primariamente por água; certos organismos marinhos são constituídos por mais de 90% de água em peso, seres humanos 65%. A grande maioria das reações de importância biológica ocorrem na presença de água. Uma das teorias que trata da emergência de vida em nosso planeta requer que a água tenha sido o meio no qual as primeiras moléculas orgânicas foram formadas.
A água muda de fase a temperaturas relativamente altas quando comparada a outras moléculas similares tais como a amônia, o dióxido de carbono, o sulfeto de hidrogênio, etc. Além disto, a água possue uma alta capacidade térmica, alta tensão superficial e, curiosamente, a densidade da água diminiu quando ela se cristaliza. Outras propriedades interessantes da água são a sua transparência à luz, sua inércia química, e a capacidade de alterar a forma, estabilidade e propriedades de moléculas biológicas. Também temos que lembrar que a água é um excelente solvente químico; a água é a substância que dissolve o maior número de moléculas.
Amônia
Devido ao grande número de similaridades químicas entre a água e amônia, J.B.S. Haldane sugeriu em 1954 que a amônia poderia também desempenhar o papel de um solvente biológico. Uma grande variedade de reações químicas pode ocorrer em uma solução de amônia. A amônia é capaz de dissolver a grande maioria dos compostos orgânicos tão eficientemente quanto ou melhor que a água. Além disto, ela é capaz de dissolver metais e outros elementos químicos tais como sódio, magnésio, alumínio, iodo, enxofre, selênio, fósforo, etc., nas suas formas elementares diretamente na solução. Isto é importante do ponto de vista biológico por que estes elementos podem fazer parte de reações químicas pré-bióticas de formação de compostos orgânicos.
Por outro lado, a amônia possui uma série de características não muito atrativas de um ponto de vista biológico. Ela apresenta um baixo calor de vaporização e menor tensão superficial quando comparada com a água.
Outros Solventes
Outras moléculas polares também podem servir como solventes. Por exemplo, silicatos na forma líquida são polares e formam interessantes estruturas em cadeias, mas as temperaturas necessárias para se derrerter rochas tornam virtualmente impossível a existência de moléculas complexas, orgânicas ou não. O enxofre, o décimo mais abundante elemento químico (após o H, He, O, C, N, Ne, Fe, Si e Mg), pode formar dióxido de enxofre que é líquido no intervalo de temperatura entre -75°C a -10°C, ou sulfeto de hidrogênio que existe na forma líquida entre -83°C a -62°C. Apesar de não ser tão eficiente quanto a água, o dióxido de enxofre é ainda assim um bom solvente. No nosso sistema solar, dióxido de enxofre pode ser encontrado abaixo da superfície de Io. O sulfeto de hidrogênio existe no estado líquido apenas em um intervalo de temperatura muito restrito e possui uma tendência a formar sulfetos sólidos, o que o torna um solvente improvável.
O cloreto de hidrogênio e o fluoreto de hidrogênio também são moléculas polares, porém são bem menos abundantes que a água ou a amônia. Ambos reagem prontamente com vários minerais para formar sais sólidos e se diluem facilmente em água. Óxidos de nitrogênio são líquidos polares e se diluem com grande facilidade em água, mas são extremamente instáveis e não são encontrados em altas concentrações na natureza. Outros líquidos que podem existir com relativa abundância como o metano, nitrogênio, neônio e argônio, não são moléculas polares e são solventes bastante inferiores pois apenas conseguem diluir hidrocarbonetos simples e eles mesmos.
Referências e Fontes:
Introduction to Cubozoa:
http://www.ucmp.berkeley.edu/cnidaria/cubozoa.html
V. A. Firsoff, "An Ammonia Based Life", Discovery (1962), 23, 36-42.
John S. Lewis. "Worlds Without End", 1998, Perseus Books, Massachussets.
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