Como a ureia pode ter sido a porta de entrada para a vida – ScienceDaily

Para expandir suas observações de espectroscopia de raios-X para líquidos, os pesquisadores tiveram que projetar um aparelho capaz de produzir um jato líquido com diâmetro inferior a um micrômetro no vácuo. Isso era essencial porque, se o jato fosse mais largo, absorveria parte dos raios X usados ​​para medi-lo.

Pioneiro molecular em bioquímica

Usando o novo método, os pesquisadores conseguiram obter informações sobre os processos que levaram ao surgimento da vida na Terra. Muitos cientistas assumem que a ureia desempenhou um papel fundamental aqui. É uma das moléculas mais simples contendo carbono e nitrogênio. Além disso, é muito provável que a ureia já estivesse presente desde quando a Terra era muito jovem, algo que também foi sugerido por um famoso experimento feito na década de 1950: o cientista americano Stanley Miller preparou uma mistura desses gases que se acredita terem constituído o planeta primordial atmosfera e a expôs às condições de uma tempestade. Isso produziu uma série de moléculas, uma das quais era a ureia.

De acordo com as teorias atuais, a uréia poderia ter se tornado enriquecida em poças quentes – comumente chamadas de sopa primordial – na Terra então sem vida. À medida que a água dessa sopa evaporava, a concentração de uréia aumentava. Através da exposição à radiação ionizante, como os raios cósmicos, é possível que essa ureia concentrada produza ácido malônico em várias etapas de síntese. Por sua vez, isso pode ter criado os blocos de construção do RNA e do DNA.

Por que esta ferramenta de reação exata coloca

Usando seu novo método, os pesquisadores da ETH Zurich e da Universidade de Genebra investigaram a primeira etapa dessa longa série de reações químicas para descobrir como uma solução concentrada de ureia se comporta quando exposta à radiação ionizante.

É importante saber que as moléculas de ureia em uma solução concentrada de ureia agrupam-se em pares, ou o que se conhece como dímeros. Como os pesquisadores agora puderam mostrar, a radiação ionizante faz com que um átomo de hidrogênio dentro de cada um desses dímeros se mova de uma molécula de ureia para outra. Isso transforma uma molécula de uréia em uma molécula de uréia protonada e a outra em um radical de uréia. Este último é altamente reativo quimicamente – tão reativo, na verdade, que é muito provável que reaja com outras moléculas, formando também o ácido malônico.

Os pesquisadores também conseguiram mostrar que essa transferência de um átomo de hidrogênio acontece de forma extremamente rápida, levando apenas cerca de 150 femtossegundos, ou 150 quadrilionésimos de segundo. “Isso é tão rápido que essa reação antecipa todas as outras reações que teoricamente também podem ocorrer”, diz Wörner. “Isso explica por que as soluções concentradas de ureia produzem radicais de ureia, em vez de hospedar outras reações que produziriam outras moléculas”.

As reações em líquidos são altamente relevantes

No futuro, Wörner e seus colegas querem examinar as próximas etapas que levam à formação do ácido malônico. Eles esperam que isso os ajude a entender as origens da vida na Terra.

Quanto ao novo método, também pode ser usado para examinar a sequência precisa de reações químicas em líquidos. “Toda uma série de reações químicas importantes ocorre em líquidos – não apenas todos os processos bioquímicos no corpo humano, mas também muitas sínteses químicas relevantes para a indústria”, diz Wörner. “É por isso que é tão importante que agora expandimos o escopo da espectroscopia de raios-X em alta resolução temporal para incluir reações em líquidos”.

Os pesquisadores da ETH Zurich e da Universidade de Genebra foram auxiliados neste trabalho por colegas do Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY em Hamburgo, que realizaram os cálculos necessários para interpretar os dados de medição.