O que é vida?

Ficha de Leitura do livro What is Life, produzida para a disciplina de Construção do Conhecimento do mestrado em agronegócios da UFRGS. (2021) 

O que é vida?

O aspecto físico da célula viva.

Introdução:
Curiosidade, descoberta, necessidade de conhecer genuínos mistérios da vida.

Livro de CARÁTER TRANSDISCIPLINAR.

Questões autoevidentes que permanecem ignoradas.

Prefácio:

Espera-se que o cientista seja um especialista.

O dilema do método Cartesiano: Será possível unificar o todo depois de compreendê-lo separadamente?

Será que um programador que escreve programas para inteligência artificial em linguagem Pyton compreende o impacto que essa tecnologia pode ter para a humanidade?

Compreende que milhões de postos de trabalho podem ser substituídos e que isso pode alterar a dinâmica econômica mundial?

1 O ENFOQUE DADO AO ASSUNTO PELO FÍSICO CLÁSSICO

“Penso Portanto SOU” – filósofo e matemático francês René Descartes (1596 – 1650).

O caráter geral e o propósito da investigação.

Um assunto complexo de mais para ser explicado pela matemática.

Como podem eventos no espaço e no tempo, que ocorrem dentro dos limites espaciais de um organismo vivo, ser abordados pela física e pela química?

A óbvia incapacidade da física e química atuais para lidar com esses assuntos não é, de forma alguma, razão para duvidar de que eles possam ser abordados por essas ciências.

Física estatística. A diferença fundamental em estrutura.

Cristais periódicos (números inteiros)e Aperiódicos (Estatísticos)

Em física, temos lidado até hoje apenas com cristais periódicos (2011) Prêmio Nobel de Química foi atribuído a Dan Shechtman pela sua descoberta dos cristais quasi-periódicos. Estes cristais não são periódicos – não possuem simetria translacional.

O enfoque dado ao assunto pelo físico ingênuo

Vai apresentar as ideias de um físico ingênuo sobre organismos. (E suas hipóteses)

Vai comparar a ditas ideias com os fatos biológicos. (Observação)

Por que os átomos são tão pequenos? (Demócrito 460 a.C.—370 a.C )

A pergunta acaba por se tornar: por que devem nossos corpos ser tão grandes quando comparados com o átomo?

Somos tão grandes porque somos resultado de uma complexa ordenação de átomos que se combinam de diferentes formas em estruturas diferentes em múltiplas camadas de ordenamento.

Ex: Um elemento químico é formado por um conjunto de átomos que apresentam no interior do seu núcleo a mesma quantidade de prótons. (Uma substância simples)

Composto orgânico: O conjunto de átomos de carbono unidos por ligações covalentes formam as moléculas orgânicas.

carbono + hidrogênio + oxigênio + nitrogênio + fósforo + halogênios

Compostos orgânicos sintéticos: A ureia (NH2CONH2), plásticos, os medicamentos, os agrotóxicos.

O funcionamento de um organismo exige leis físicas exatas

As interações físicas entre nosso sistema e outros devem, como regra, possuir elas próprias um certo grau de ordenamento físico.

Leis físicas se apoiam em estatística atômica e, portanto, são apenas aproximadas

Isso se deve à capacidade que o átomo tem de combinar com outros átomos, seja de um mesmo elemento, seja de um elemento diferente, com a finalidade de realizar ligações químicas.

Sua precisão encontra-se baseada em um grande número de átomos intervenientes.

Os átomos são instáveis, mas se combinam para alcançar estabilidade. Assim as combinações sucessivas fazem com estruturas maiores sejam mais estáveis.

Primeiro exemplo (paramagnetismo)

As moléculas tem seu movimento térmico que pode ser observado quando elas são magnetizadas.

Segundo exemplo (movimento browniano, difusão)

As moléculas parecem afundar de maneira uniforme, mas se observadas isoladamente cada uma tem um curso.

As moléculas sofrem difusão se espalham devido ao movimento térmico.

Terceiro exemplo (limites de precisão de medida)

Um corpo muito pequeno sofre os impactos do movimento térmico das moléculas.

A regra da √n

As leis da física e da físico-química são imprecisas num erro relativo de 1√n onde n é o número de moléculas.

Ex: 100 moléculas = 1√100 = 10*100/100= 10% de imprecisão.

Ex: 100.000.000 de moléculas = 1√100.000.000 = 10.000*100/100.000.000=0,01% imprecisão.

Portanto: quanto maior o número de moléculas combinadas menor a imprecisão.

CAPÍTULO 2

O mecanismo hereditário

O tamanho de um organismo deve ser de tal tamanho que eventos atômicos não causem desordem em sua estrutura.

Um organismo vivo possuí uma quantidade cósmica de átomos (Enorme quantidade).

Mas, um número pequeno de átomos tem grande importância para um organismo vivo. O Autor exemplifica com o processo de reprodução. Os cromossomos transferem todas as informações de um organismo para outro pelo processo de reprodução.

O processo de herança é um mecanismo puramente dos seres vivos.

Contraponto: Novamente uma questão proporcional uma célula possuí em torno de 7 quadrilhões de átomos combinados ou 7x10^15.

Todas as células possuem as mesmas informações genéticas. Assim as células trabalham em conjunto.

O autor vai procurar saber o tamanho máximo de um gene que considerou a unidade básica de herança da vida.

O autor segue pensando que o tamanho das células é pequeno.

CAPÍTULO 3

A mutação é um evento raro preciso que a matéria tenha certa estabilidade. È um efeito cumulativo.

Síntese sintética do raciocínio do autor:

1. Ele tenta explicar o que é a vida a partir da física, sua área de atuação. Ele tem uma resposta razoável e segue pesquisando.

2. Ele contesta a sua afirmação física, admite que e mesma é ingênua e segue tentando responder a questão com a biologia sempre levando em consideração o raciocínio quantitativo.

Cápitulo 4

Explica como um pequeno grupo de átomos é capaz de se manter estável sem ser perturbado pela agitação térmica.

Quantos dois átomos se unem eles formam uma molécula. Os átomos podem fazer ligações fracas (condições baixas de temperatura e pressão) ou fortes que acontecem em condições de alta temperatura e pressão.

As moléculas que formam o DNA se mantém estáveis devido a condição estável de temperatura e pressão dos organismos vivos.

5 -

A vida é um processo de reversão da entropia do universo pela reordenação da matéria numa cadeia trófica.

O DNA é o código que possibilita a continuidade do processo de ordenação.

As plantas usam elementos e luz solar num processo fotossintético para gerar estruturas ordenadas.

CAPÍTULO 7

Apresentação

7.6. O novo princípio não é estranho à física;

O princípio envolvido no mistério da vida é estranho a física?

A vida produz ordem a partir da ordem. A física clássica observa a ordem a partir da ordem. (Caos e cosmos etc ...)

Para a física quântica a ordem surge da desordem.

Difussão… Movimento térmico das moléculas.

Ordem a partir da ordem. Ordem a partir da desordem.

7.7. O movimento de um relógio;

Por que o relógio precisa de uma pilha?

Por causa do atrito. Ele sofre influência do atrito e do movimento térmico.

7.8. Mecanismos são, afinal de contas, estatísticos;

Um conjunto de moléculas grande reduz a influência da pertubação térmica.

Portanto, existe grande possibilidade dos eventos continuarem acontecendo, pois a influência da oscilação térmica e do atrito é minúscula.

É muito possível que a terra continue seus movimentos ….

A física de objetos grandes apresenta ordem a partir da ordem…

Mas, igual na vida a desordem ou a oscilação térmica está presente de forma insignificante.

7.9. Teorema de Nernst;

Segundo a física quântica a oscilação térmica só é nula à temperatura de ZERO absoluto.

Mas, mesmo na temperatura ambiente a entropia tem um papel espantosamente insignificante em muitas reações químicas. (Quer dizer: não cria desordem)

Resumindo: O movimento térmico pode ser quase insignificante em determinadas circunstancias. O movimento térmico não desestabiliza a vida.

7.10. O relógio de pêndulo encontra-se virtualmente à temperatura zero;

Para o relógio de pêndulo a temperatura ambiente é praticamente equivalente a zero.

Se a temperatura subir a 40C ou chegar em -10 o relógio não para de trabalhar. A mudança térmica não é suficiente para parar o movimento dinâmico do relógio.

Desde que a pilha forneça energia para suprir o atrito e a oscilação térmica. Qual a relação com a vida?

Tanto o relógio quanto um organismo vivo necessitam de energia extra para manter o equilíbrio do sistema ou suprir a entropia e manter a ordem.

O relógio usa a pilha para manter a ordem a partir da ordem. A vida retira energia do alimento para manter a ordem a partir da ordem.

E além disso, a vida também usa energia pára manter a temperatura, e portanto a oscilação térmica estáveis.