Tipos hipotéticos de bioquímica: diferenças entre revisões
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[[Ficheiro:PIA10008_Seas_and_Lakes_on_Titan.jpg|miniaturadaimagem| Mosaico de radar ''[[Cassini-Huygens|Cassini]]'' da região polar norte de Titã em falsas cores; as áreas azuis são lagos líquidos de hidrocarbonetos. <br />" A existência de lagos de hidrocarbonetos líquidos em Titã abre a possibilidade de solventes e fontes de energia que são alternativas às da nossa biosfera e que podem apoiar novas formas de vida completamente diferentes das da Terra ". — '''Roteiro de Astrobiologia da NASA 2008''' <ref>{{Citar periódico |autor=David J. Des Marais |numero-autores=etal |titulo=The NASA Astrobiology Roadmap |jornal=Astrobiology |volume=8 |páginas=715–730 |doi=10.1089/ast.2008.0819 |pmid=18793098 |url=https://zenodo.org/record/1065569 |bibcode=2008AsBio...8..715D}}</ref> ]]
Os '''tipos hipotéticos de bioquímica''' são formas de [[bioquímica]] especuladas como cientificamente viáveis, mas que não foram comprovadas atualmente.<ref name="McKay 2014">{{Citar periódico |titulo=Chance and Necessity in Biochemistry: Implications for the Search for Extraterrestrial Biomarkers in Earth-like Environments |data=2014 |acessodata=21/02/2021 |ultimo=Davila |primeiro=Alfonso F. |ultimo2=McKay |primeiro2=Christopher P. |paginas=534–540 |bibcode=2014AsBio..14..534D |doi=10.1089/ast.2014.1150 |pmc=4060776 |pmid=24867145 |volume=14 |journal=Astrobiology}}</ref> Todos os tipos de [[Vida|organismos vivos]] atualmente conhecidos na [[Terra]] usam compostos de [[carbono]] para funções estruturais e [[Metabolismo|metabólicas]] básicas, [[água]] como [[solvente]] e [[Ácido desoxirribonucleico|DNA]] ou [[Ácido ribonucleico|RNA]] para definir e controlar sua forma. Se existe [[vida]] em outros [[Planeta|planetas]] ou [[Satélite natural|luas,]] ela pode ser quimicamente semelhante, embora também seja possível que existam organismos com químicas bastante diferentes <ref name="WRD-201719">{{Citar periódico |url=https://www.wired.com/2015/07/chemists-invent-new-letters-natures-genetic-alphabet/ |titulo=Chemists Invent New Letters for Nature's Genetic Alphabet |data=2015 |acessodata=21/02/2021 |ultimo=Singer |primeiro=Emily |journal=[[Wired (magazine)|Wired]]}}</ref> — por exemplo, envolvendo outras classes de compostos de carbono, compostos de outro elemento ou outro [[solvente]] no lugar de [[água]].<ref name=":0">LIMA, Ricardo Junio Feitosa. [https://publicacoes.even3.com.br/tcc/a-selecao-natural-dos-elementos-quimicos-estudo-da-selecao-de-elementos-para-os-processos-vitais-194064 A SELEÇÃO NATURAL DOS ELEMENTOS QUÍMICOS: Estudo da Seleção de Elementos Para os Processos Vitais]. 2020. '''Monografia''' (Graduação em Química) - Departamento de Exatas, Centro Universitário Unicentro Ages, [[Paripiranga]], 2020. [https://publicacoes.even3.com.br/tcc/a-selecao-natural-dos-elementos-quimicos-estudo-da-selecao-de-elementos-para-os-processos-vitais-194064 DOI 10.29327/4119406].</ref>
A possibilidade de formas de vida serem baseadas em bioquímicas "alternativas" é o tema de uma discussão científica em andamento, informada pelo que se sabe sobre ambientes [[extraterrestres]] e sobre o comportamento químico de vários elementos e compostos<ref name=":0" />. É de interesse em [[biologia sintética]] e também é um assunto comum na [[ficção científica]].
O elemento [[silício]] tem sido muito discutido como uma alternativa hipotética ao carbono. O [[silício]] está no mesmo [[grupo do carbono]] na [[tabela periódica]] e, como o carbono, é [[Valência (química)|tetravalente]]. Alternativas hipotéticas à água incluem [[Amoníaco|amônia]], que, como a água, é uma molécula [[Polaridade (química)|polar]] e cosmicamente abundante; e solventes de [[Hidrocarboneto|hidrocarbonetos]] não polares, como [[metano]] e [[etano]], que são conhecidos por existirem na forma líquida na superfície de [[Titã (satélite)|Titã]].<ref name=":0" />
== Visão geral ==
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[[Ficheiro:PDMS.svg|direita|miniaturadaimagem|Estrutura do silcone [[dimetil polissiloxano]] (PDMS)]]
[[Ficheiro:Diatom2.jpg|direita|miniaturadaimagem|250x250px|[[Diatomácea|Diatomáceas]] marinhas — organismos à base de carbono que extraem silício da água do mar, na forma de seu óxido (sílica) e o incorporam em suas paredes celulares]]
Como o carbono, o silício pode criar moléculas que são suficientemente grandes para transportar informações biológicas. Então, o átomo de silício tem sido muito discutido como base para um sistema bioquímico alternativo, pois o silício possui muitas [[Propriedade química|propriedades químicas]] semelhantes às do carbono e está no mesmo [[grupo da tabela periódica]], o [[Grupo do carbono|grupo carbono]]. <ref name=":0" /><ref name="Pace">{{Citar periódico |ultimo=Pace |primeiro=N. R. |titulo=The universal nature of biochemistry |journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |volume=98 |paginas=805–808 |data=2001 |pmid=11158550 |pmc=33372 |doi=10.1073/pnas.98.3.805 |bibcode=2001PNAS...98..805P}}</ref>
No entanto, o silício tem várias desvantagens como alternativa ao carbono. O silício, ao contrário do carbono, não tem a capacidade de formar [[ligações químicas]] com diversos tipos de átomos, que é indispensável para a versatilidade química necessária para o [[metabolismo]], e esta precisa incapacidade é o que torna o silício ainda menos suscetível a se ligar a todos os tipos de impurezas das quais o carbono, em comparação, não é blindado. Os elementos que criam [[Funções orgânicas|grupos funcionais orgânicos]] com carbono incluem [[hidrogênio]], [[oxigênio]], [[nitrogênio]], [[fósforo]], [[enxofre]] e metais como [[ferro]], [[magnésio]] e [[zinco]]. O silício, por outro lado, interage com muito poucos outros tipos de átomos. <ref name="Pace">{{Citar periódico |ultimo=Pace |primeiro=N. R. |titulo=The universal nature of biochemistry |journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |volume=98 |paginas=805–808 |data=2001 |pmid=11158550 |pmc=33372 |doi=10.1073/pnas.98.3.805 |bibcode=2001PNAS...98..805P}}</ref> Além disso, onde interage com outros átomos, o silício cria moléculas que foram descritas como "''monótonas em comparação com o universo combinatório de macromoléculas orgânicas''". Isso ocorre porque os átomos de silício são muito maiores, tendo uma [[massa]] e [[Raio atómico|raio atômico]] maiores e, portanto, têm dificuldade em formar [[ligações duplas]] (o carbono com ligação dupla é parte do grupo [[carbonila]], um motivo fundamental da química bioorgânica baseada no carbono).
Os [[silanos]],que são [[Composto químico|compostos químicos]] de [[Hidrogénio|hidrogênio]] e silício análogos aos [[Alcano|alcanos]], são altamente reativos com a [[Propriedades físico-químicas da água|água]] e os silanos de cadeia longa se decompõem espontaneamente.<ref name=":0" /> As moléculas que incorporam [[Polímero|polímeros]] de átomos alternados de silício e [[Oxigénio|oxigênio]] em vez de ligações diretas entre o silício, conhecidas coletivamente como [[Silicone|silicones]], são muito mais estáveis. Foi sugerido que os produtos químicos à base de silicone seriam mais estáveis do que os hidrocarbonetos equivalentes em um ambiente rico em [[ácido sulfúrico]], como é encontrado em alguns locais extraterrestres. <ref name="world-building">{{Citar livro|título=World-Building|ultimo=Gillette|primeiro=Stephen|ano=1996|isbn=978-0-89879-707-7|publicação=Writer's Digest Books}}</ref>
Das variedades de moléculas identificadas no [[meio interestelar]] em 1988, 84 são baseados em carbono, enquanto apenas 8 são baseados em silício. <ref>{{Citar web |ultimo=Lazio |primeiro=Joseph |url=http://www.faqs.org/faqs/astronomy/faq/part6/section-16.html |titulo=F.10 Why do we assume that other beings must be based on carbon? Why couldn't organisms be based on other substances? |acessodata=2006-07-21 |website=[sci.astro] ET Life (Astronomy Frequently Asked Questions)}}</ref> Além disso, desses 8 compostos, 4 também incluem carbono dentro deles. A [[Abundância dos elementos químicos|abundância cósmica]] de carbono em silício é de cerca de 10 para 1. Isso pode sugerir uma maior variedade de compostos de carbono complexos em todo o cosmos, fornecendo menos de uma base sobre a qual construir biologias baseadas em silício, pelo menos sob as condições prevalentes na superfície dos planetas. Além disso, embora a [[Terra]] e outros [[Planeta telúrico|planetas terrestres]] sejam excepcionalmente ricos em silício e pobres em carbono (a abundância relativa de silício em relação ao carbono na crosta terrestre é de aproximadamente 925:1), a vida terrestre é baseada em carbono. O fato de o carbono ser usado em vez do silício pode ser uma evidência de que o silício é pouco adequado para a bioquímica em planetas como a Terra. As razões podem ser que o silício é menos versátil que o carbono na formação de compostos, que os compostos formados pelo silício são instáveis e que ele bloqueia o fluxo de calor. <ref name="BC">{{Citar web |ultimo=Nahle |primeiro=Nasif |url=http://biocab.org/Astrobiology.html |titulo=Astrobiology |data=2006 |acessodata=21/02/2021 |publicado=Biology Cabinet}}</ref>
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=== Metano e outros hidrocarbonetos ===
O [[metano]] (CH<sub>4</sub>) é um [[hidrocarboneto]] simples. Isto é, um composto de dois dos elementos mais comuns no cosmos: [[hidrogênio]] e [[carbono]]. Tem uma abundância cósmica comparável à amônia. <ref name="asimov">{{Citar periódico |journal=Cosmic Search |titulo=Not as We Know it – the Chemistry of Life |data=Winter 1981 |ultimo=Isaac Asimov |publicado=North American AstroPhysical Observatory |url=http://www.bigear.org/CSMO/HTML/CS09/cs09all.htm}}</ref> Os hidrocarbonetos podem atuar como solventes em uma ampla faixa de temperaturas, mas não possuem [[Polaridade (química)|polaridade]]. Isaac Asimov, o [[bioquímico]] e escritor de [[ficção científica]], sugeriu em 1981 que [[Lípido|poli-lípidos]] poderiam formar um substituto para as proteínas em um solvente não polar tal como o metano. Lagos compostos por uma mistura de hidrocarbonetos, incluindo [[metano]] e [[etano]], foram detectados na superfície de Titã pela [[Cassini-Huygens|espaçonave ''Cassini'']].<ref name=":0" />
Há um debate sobre a eficácia do metano e de outros hidrocarbonetos como solvente para a vida em comparação com a água ou a amônia. <ref name="methanesolvent">Committee on the Limits of Organic Life in Planetary Systems, Committee on the Origins and Evolution of Life, National Research Council; [http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=11919&page=74 The Limits of Organic Life in Planetary Systems]; The National Academies Press, 2007; page 74.</ref> <ref name="Polyesters">{{Citar periódico |titulo=Solubility of Polyethers in Hydrocarbons at Low Temperatures. A Model for Potential Genetic Backbones on Warm Titans |data=2015 |acessodata=21/02/2021 |ultimo=McLendon |primeiro=Christopher |ultimo2=Opalko |primeiro2=F. Jeffrey |paginas=200–206 |bibcode=2015AsBio..15..200M |doi=10.1089/ast.2014.1212 |pmid=25761113 |volume=15 |journal=Astrobiology}}</ref> <ref>{{Citar jornal |ultimo=Hadhazy |primeiro=Adam |url=http://www.space.com/29389-alien-life-hydrocarbon-exoplanets-ether-dna.html?adbid=10152808883996466&adbpl=fb&adbpr=17610706465&short_code=2ze6t |titulo=Alien Life on Oily Exoplanets Could Have Ether-based 'DNA' |data=2015 |acessodata=2015-05-21 |website=Astrobiology Magazine |publicado=Space.com}}</ref> A água é um solvente mais forte do que os hidrocarbonetos, permitindo um transporte mais fácil de substâncias em uma célula. <ref name="methlife">{{Citar web |ultimo=Jia-Rui |primeiro=Cook; Cathy, Weselby |url=https://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/titan20100603.html#:~:text=%22We%20suggested%20hydrogen%20consumption%20because,on%20Earth%2C%22%20McKay%20said. |titulo=What is Consuming Hydrogen and Acetylene on Titan? |data=2010 |acessodata=2010-06-06 |publicado=NASA News Relase |arquivourl=https://web.archive.org/web/20110629185640/http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2010-190 |arquivodata=2011}}</ref> No entanto, a água também é mais reativa quimicamente e pode quebrar grandes moléculas orgânicas por meio da hidrólise. Uma forma de vida cujo solvente fosse um hidrocarboneto não enfrentaria a ameaça de suas biomoléculas serem destruídas dessa forma. Além disso, a tendência da molécula de água de formar fortes [[ligações de hidrogênio]] pode interferir nas ligações de hidrogênio internas em moléculas orgânicas complexas. <ref name="barosswater">Committee on the Limits of Organic Life in Planetary Systems, Committee on the Origins and Evolution of Life, National Research Council; [http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=11919&page=70 The Limits of Organic Life in Planetary Systems]; The National Academies Press, 2007; page 70.</ref> A vida com um solvente de hidrocarboneto poderia fazer mais uso das ligações de hidrogênio em suas biomoléculas. Além disso, a força das ligações de hidrogênio dentro das biomoléculas seria apropriada para uma bioquímica de baixa temperatura.
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