Se você ficou surpreso com duas descobertas reveladas este mês – uma desafiando a lei que governa a transferência de calor e outra demonstrando que partículas com cargas idênticas podem se atrair – prepare-se para mais uma revolução nas leis conhecidas da física, ação e reação.
Nem toda ação parece gerar uma reação igual e oposta, como afirmado pela terceira lei de Newton sobre o movimento. No ano passado, uma equipe da Universidade de Quioto, no Japão, revelou que o movimento dos espermatozoides não produz uma reação oposta em seu ambiente enquanto se deslocam, desafiando a aparente violação da lei de ação e reação.
Agora, Niladri Mandal e seus colegas das universidades da Pensilvânia e do Maine, nos EUA, desvendaram o mecanismo por trás desse movimento aparentemente sem reação.
Mandal investigou duas enzimas – moléculas que catalisam reações bioquímicas – chamadas quinases e fosfatases. Enquanto as quinases adicionam modificações químicas a outras moléculas, as fosfatases as removem. Isso cria produtos influenciados mutuamente entre as quinases e as fosfatases.
Os experimentos revelaram que, quando a fosfatase é artificialmente imobilizada, a quinase é atraída por ela. Por outro lado, quando a quinase é imobilizada, a fosfatase é repelida por ela. Isso demonstra claramente uma ação sem uma reação oposta igual.
“Essa não-reciprocidade que observamos não é causada por forças externas, mas surge de uma combinação de difusão e assimetrias cinéticas, propriedades intrínsecas das enzimas,” explicou o pesquisador. A assimetria cinética descreve as diferenças nas barreiras de energia que controlam a direção de uma reação em relação a um gradiente de concentração, neste caso, das enzimas enquanto se movem em um sistema molecular.
[Imagem: Kenta Ishimoto]
As interações assimétricas entre essas enzimas não apenas esclarecem o movimento das moléculas dentro das células, mas também podem influenciar o design de motores e bombas moleculares sintéticas. O movimento dos espermatozoides exemplifica um motor molecular natural em ação, um fenômeno que a nanotecnologia tem buscado replicar.
“Isso não apenas enriquece nossa compreensão da complexidade da matéria, mas também oferece insights valiosos para o desenvolvimento de máquinas moleculares e tecnologias correlatas,” afirmou Dean Astumian, membro da equipe.
Além disso, a descoberta de ações sem reações pode ter implicações significativas na explicação da emergência da vida.
“Estamos nos estágios iniciais desta pesquisa, mas reconhecemos a assimetria cinética como uma possível chave para compreender a evolução da vida a partir de moléculas simples,” destacou Astumian.
“As interações não recíprocas permitidas pela assimetria cinética desempenham um papel essencial ao possibilitar que as moléculas se comuniquem entre si. Isso pode ter sido fundamental nos processos que levaram à complexidade da matéria e eventualmente à vida. Como a assimetria cinética é uma característica intrínseca das enzimas, ela pode ter evoluído e se adaptado ao longo do tempo,” acrescentou o professor Ayusman Sen.
De acordo com ScienceDirect.
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