O que é Vida?

O que é vida? Não achei um jeito melhor de começar esse texto do que com essa pergunta. De acordo com o dicionário vida é “existência, ato de viver”. Essa é uma definição pobre e injusta, mas não esperava encontrar muito mais que isso em um simples dicionário.
Os biólogos trabalham incansavelmente, até mesmo quando pensam estar descansando, para responder a essa pergunta. Contudo, ainda não a respondemos e ainda estamos longe disso. Resolvi escrever esse texto para tentar dar uma definição melhor do que aquela encontrada no dicionário. Não fiz isso pensando no leitor, mas em mim, que sou atormentado com essa pergunta a anos. Não espere encontrar a resposta dessa questão primordial nas poucas páginas à frente, pois não encontrará nada mais que definições e complicações. Acho que o texto a seguir servirá para atrair mais gente a essa realidade de questionamento do que para qualquer outra coisa. Apesar de breve, acho que ele vai interar o leigo ao assunto e talvez, despertando nele à vontade de pesquisar mais.

A vida parece ser algo bem ordenado e regrado da matéria, não somente baseada na idéia de passar da ordem para a desordem, mas parcialmente baseada em uma ordem existente que é mantida. Ou seja, ao contrário de uma rocha, por exemplo, o organismo vivo se mantém em um certo estado de “equilíbrio” em relação ao meio ambiente. E como ele mantém esse equilíbrio?
Um organismo por estar vivo esta em um equilíbrio, absorvendo energia do meio (alimentação, por exemplo) e utilizando para manter seu metabolismo. Mas na raiz disso, vemos que, o organismo se mantém em equilíbrio, porém, aumenta sua entropia no processo, o que o levaria inevitavelmente a morte, se ele não se perde essa entropia ao ambiente. Ou seja, o organismo vivo produz entropia, mas para manter-se vivo precisa “livrar-se” dela, para assim estar em equilíbrio. Como disse Erwin Schrödinger, nós nos alimentos de entropia negativa.

Mas o que é entropia?

Entropia é uma medida da desordem de um sistema. Ela esta intimamente relacionada com o movimento térmico das moléculas. Um exemplo disso é quando se aquece uma panela com água. Vemos que a agitação térmica das moléculas de água aumentou e com ela a desordem de todo o sistema (água), conseqüentemente aumenta sua entropia.
Resumindo didaticamente, entropia é uma tendência de que tudo tem de se tornar “desorganizado”. Tudo mesmo.


O Sistema Fechado

Pode-se entender o universo como um sistema fechado. Como diz a primeira lei da termodinâmica, aqui retratada de forma arcaica, toda a energia do universo se mantém constante, desde seu surgimento até o seu fim. É o princípio de conservação de energia. A energia que diminuir sobre dada forma, aparecerá com a mesma quantidade de energia sobre outras formas. Isso é possível porque o universo é um sistema fechado, ele não perde energia e nem matéria para um outro meio. Porém, não deve-se confundir. O universo é um sistema fechado que mantém sua energia constante, contudo, a energia potencial do sistema está diminuindo com o tempo e sua entropia aumentando. Seguindo esse raciocínio o universo está decaindo, Chegará um momento em que as estrelas se apagarão e até mesmo o movimento individual das moléculas cessará. Isso é inevitável. E junto com isso, virá o fim da vida, que depende de energia no sistema para se manter.

O Organismo Como Sistema Aberto

Ao contrário do universo, os seres vivos são sistemas abertos, que interagem com o meio. Continuamente, estão despendendo grandes quantidades de energia para manter a ordem.
Explicando a expressão de “Entropia negativa”, entende-se como uma medida de ordem. Um organismo se mantém em um estado “estável” de ordem (nível razoavelmente baixo de entropia) absorvendo ordem do meio ambiente. “Na verdade, no caso de animais superiores, conhecemos bem o tipo de ordem da qual se sustentam, ou seja, o estado extremamente bem ordenado da matéria em compostos orgânicos mais ou menos complexos que lhes servem de alimento. Depois de utilizá-lo, devolvem-no em uma forma muito degradada – não inteiramente degradada, todavia, pois plantas ainda podem usá-lo. Essas têm na luz solar seu fornecimento mais potente de ‘entropia negativa’” diz Schrödinger.
Ou seja, o fluxo de energia é a essência da vida. Pode-se entender uma célula como um sistema complexo de conversão de energia. Um ecossistema, ou a biosfera é determinado pela troca de energia que ocorre entre grupos de organismos dentro dela, compondo assim um conjunto de partes que se inter-relacionam para assim manter-se viva. Um sistema.
Parte de um sistema é uma porção deste que se reflete nela

Conclusões

Tentei me entender nas linhas que acabei de escrever, de por em mãos o que aprendi nos últimos meses. Percebi que pouco escrevi sobre tudo o que aprendi, pois à medida que escrevia percebia que tudo que havia aprendido era pouco (acho que falo por toda a humanidade). Tentei, mas acho que perdi para o dicionário.

Bioassinaturas e a Radiação na Vida Alienígena

Bioassinaturas

Estamos sozinhos no universo? Essa é uma daquelas perguntas que nos fazemos com regularidade e que persiste a milhares de anos, desde que começamos a entender um pouco que fosse o mundo ao nosso redor. Ela alimenta nossa imaginação, fazendo-nos construir civilizações alienígenas inteiras sem conhecer ao certo como nos mesmo somos. Sabemos hoje que um contato físico com uma civilização alienígena avançada é muito improvável, devido principalmente as distâncias monstruosas entre nós e “eles”. Há, contudo, métodos de exploração de vida alienígena, sendo ela avançada ao ponto de fazer o mesmo ou simples formas de vida que lembram bactérias, sendo posto em prática utilizando antigos conceitos de radiação (todo ser vivo, pelo menos como conhecemos, deixa vestígios de sua existência, sejam eles químicos ou físicos, as bioassinaturas).
Em julho de 2007 astrônomos, observando a passagem da luz estelar pela atmosfera de um planeta extra-solar, detectaram a presença de vapor d’água lá. A água é indispensável para que haja vida aqui na terra. Partido do pressuposto de que o mesmo ocorra em outros planetas, esse planeta extra-solar poderia abrigar vida. Agora, as agências espaciais de vários países procurarão, através de telescópios, planetas do porte do nosso com potencial para abrigar vida. O espectro de luz refletida por um determinado composto é característico a ele, sendo assim, planetas que apresentarem bioassinaturas de elementos que na terra são essenciais ou resultado da atividade de qualquer forma de vida serão marcados como possíveis de abrigar alguma forma dela. Por exemplo, se detectarmos a presença de metano (CH4), com ciclos de concentrações que aumentam e diminuam é provável que sua origem venha de alguma atividade ligada a algum organismo vivo. O mesmo vale para o oxigênio (O2). Em um planeta morto os níveis desses dois compostos devem manter-se constantes, diminuindo aos poucos conforme a luz solar quebra as moléculas. Na terra oxigênio e metano são originados pela fotossíntese.

Como seria a fotossíntese em outro planeta?

A fotossíntese é a conversão de energia solar em energia química. A energia química é então utilizada para converter o CO2 da atmosfera em compostos de carbono estáveis, principalmente açúcares. Toda a vida na terra depende desse processo, realizado por cianobactérias, algas e plantas verdes. Mas por que verdes?
Os pigmentos dos seres fotossintetizantes captam preferencialmente luz com fótons de cores particulares, espalhando o resto. A energia dos fótons é transmitida ao longo de uma rede de moléculas de pigmentos energéticos para um centro de reação, o qual quebra a água para obter elétrons energéticos para reações bioquímicas. No planeta Terra, o espectro de energia da luz solar tem o pico na região entre o azul e o verde. Porém o azul transporta mais energia e o vermelho é produzido em maior quantidade. Os fótons verdes, que ficam em uma posição intermediária, não têm nem energia nem quantidade, portanto as plantas se adaptaram para absorver menos deles. Pigmentos como a clorofila absorvem comprimentos de onda específicos, no caso vermelho e azul. O verde não é absorvido, apenas refletido. Nossos olhos captam essa radiação refletida e então vemos as plantas verdes.
De acordo com o nicho dos organismos, o comprimento de onda absorvido varia. Por exemplo, organismos fotossintetizantes que vivem na água em profundidades onde a luz é escassa, estão adaptados a absorver a luz que restou como fótons verdes e amarelos. Esses organismos tendem a ter crescimento lento, pois têm de se esforçar mais para recolher toda a luz disponível. Na superfície do planeta, onde a luz é abundante, seria desvantajoso para as plantas produzirem pigmentos extras, portanto elas são seletivas no uso da cor. As mesmas pressões evolutivas estariam presentes em outros planetas.
As plantas na Terra estão adaptadas ao espectro de luz ao redor de 685 nm. Com o aumento do nível de oxigênio e conseqüentemente do ozônio (O3) pela atividade dos primeiros organismos fotossintetizantes (cianobactérias – que viviam em uma relativa profundidade no oceano para se protegerem do excesso de radiação), há cerca de dois bilhões de anos as plantas descendentes das algas verdes começaram a colonizar a terra. A partir daí a complexidade da vida vegetal explodiu. De musgos a plantas vasculares como as coníferas, com formato apropriado para captar luz com mais eficiência em latitudes altas, onde o ângulo solar é baixo.
Dependendo do espectro luminoso que chega a um planeta, a fotossíntese dos organismos desse planeta pode variar no comprimento de onda de luz absorvida e refletida, o que implicaria em um fator relevante na busca de bioassinaturas e conseqüente vida nesses corpos celestes. Outra coisa interessante. Dependendo do espectro refletido, poderíamos encontrar plantas vermelhas, azuis e até pretas.

O tipo estelar e sua relação com a cor das plantas

As estrelas são divididas quanto ao seu tamanho, sua longevidade e cor, que se relaciona com a temperatura. Em ordem decrescente a temperatura da estrelas as divide em: F, G, K e M. O nosso sol é do tipo G. As estrelas F são maiores, mais luminosas e azuis, e levam alguns bilhões de anos para consumir todo seu combustível. Estrelas K e M são menores, mais fracas, mais vermelhas e com vida mais longa. As estrelas M são do tipo mais comum na nossa galáxia e são conhecidas com anãs-vermelhas.
Ao redor de cada uma dessas estrelas há uma zona de habitabilidade, faixa onde os planetas podem manter a água na forma líquida. Nesses planetas, o comprimento de onda que chega até sua superfície é relativo ao tipo de estrela que eles orbitam. Planetas ao redor de estrelas F tendem a receber fótons azuis, mas o ozônio torna a luz dessas estrelas mais avermelhada. Ao redor de estrelas K, o pico é no vermelho. Levando-se em conta que a radiação útil para a fotossíntese estaria na faixa do espectro visível, como na Terra, as plantas ao redor desses dois tipos de estrelas teriam cores como as plantas daqui, mas com variações sutis. Para estrelas F, a enxurrada de fótons azuis energéticos poderia obrigar as plantas usarem um pigmento protetor, refletindo esses fótons e dando as plantas uma coloração azulada. Também poderiam absorver apenas o azul e refletir a luz de menor qualidade, o que produziria sinais marcantes, observáveis pelos nossos telescópios.
Já para estrelas M, que emitiriam menos luz, cerca de metade do que a nossa estrela emite, as plantas podem desenvolver uma grande variedade de pigmentos fotossintéticos para recolher o espectro completo de luz visível e infravermelha. Como pouca luz seria refletida, essas plantas pareceriam aos nossos olhos ser pretas.
Todos esses conceitos podem nos levar a monitorar espectros de luz específicos a estrela que o planeta alvo órbita. Captando uma determinada banda de luz refletida, poderíamos evidenciar a presença de alguma forma de vida nesse planeta, seja ela microscópica ou macroscópica, racional ou não.

Um novo jeito de falar e viver a ciência. Em breve atualizações!