{"id":5114,"date":"2019-01-28T11:45:51","date_gmt":"2019-01-28T13:45:51","guid":{"rendered":"http:\/\/tdibrasil.org\/?p=5114"},"modified":"2021-10-10T03:51:31","modified_gmt":"2021-10-10T06:51:31","slug":"origem-da-vida-corrigindo-erros-comuns-sobre-termodinamica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/tdibrasil.org\/index.php\/2019\/01\/28\/origem-da-vida-corrigindo-erros-comuns-sobre-termodinamica\/","title":{"rendered":"Origem da Vida: Corrigindo Erros Comuns Sobre Termodin\u00e2mica"},"content":{"rendered":"
\"\"
Livraria P\u00fablica de San Jos\u00e9 ap\u00f3s terremoto \/ \u00a9<\/a><\/center><\/figcaption><\/figure>\n
\n

Por Brian Miller<\/strong> (adaptado)<\/em><\/span><\/p>\n

Vincent Torley \u00e9 um fil\u00f3sofo que contribui com posts para o\u00a0The Skeptical Zone<\/em>.\u00a0No ano passado, ele escreveu um\u00a0artigo criticando meus textos sobre a origem da vida\u00a0em que ele apresentou v\u00e1rios contra-argumentos baseados em uma variedade de artigos populares e acad\u00eamicos.\u00a0Ele errou em sua descri\u00e7\u00e3o da termodin\u00e2mica e do estado da literatura, mas seus erros eram completamente compreens\u00edveis.\u00a0Ele n\u00e3o estudou extensivamente a termodin\u00e2mica do n\u00e3o-equil\u00edbrio, e as id\u00e9ias podem ser bastante sutis.\u00a0Al\u00e9m disso, ele levou em conta as alega\u00e7\u00f5es de origens “instant\u00e2neas” das coisas, que exageram muito nos resultados.\u00a0E ele tentou discutir conceitos como complexidade, que muitas vezes s\u00e3o mal definidos e n\u00e3o s\u00e3o usados \u200b\u200bconsistentemente, mesmo em artigos t\u00e9cnicos.\u00a0No entanto, ele montou uma amostragem bastante completa de erros comuns relacionados \u00e0 conversa de origens, ent\u00e3o seus esfor\u00e7os foram de grande valor.\u00a0Hoje, vou corrigir os erros relacionados \u00e0 termodin\u00e2mica.<\/p>\n

O principal problema termodin\u00e2mico para a origem da vida \u00e9 que a natureza sempre tende a se mover em dire\u00e7\u00e3o a estados de\u00a0entropia superior ou estados de menor energia<\/a>\u00a0ou ainda ambos.\u00a0Mais especificamente, a entropia e energia (ou entalpia \u00e0 press\u00e3o constante) s\u00e3o comumente combinadas na medida da energia livre, e todos os processos espont\u00e2neos sem ajuda externa se\u00a0movem em dire\u00e7\u00e3o a energia livre mais baixa.\u00a0Como analogia, imagine uma biblioteca com uma parte dos livros nas prateleiras de livros e muitos no ch\u00e3o.\u00a0As prateleiras superiores correspondem a estados de energia mais elevados.\u00a0Imagine tamb\u00e9m que uma pequena porcentagem dos livros foi organizada de acordo com o sistema de Classifica\u00e7\u00e3o da Biblioteca do Congresso (CBC), mas a maioria \u00e9 distribu\u00edda aleatoriamente.\u00a0Livros mais dispostos aleatoriamente correspondem a entropia mais alta.\u00a0Qualquer estado de vida corresponderia ent\u00e3o \u00e0 maioria dos livros nas prateleiras superiores (alta energia) com uma grande porcentagem organizada na ordem CBC (baixa entropia).<\/p>\n

As tend\u00eancias da natureza na Terra primitiva teriam sido an\u00e1logas aos tremores s\u00edsmicos que reorganizariam os livros da biblioteca.\u00a0Durante os tremores, alguns dos livros no ch\u00e3o pulariam para as prateleiras, e alguns dos livros nas prateleiras pulariam para outras prateleiras ou para o ch\u00e3o.\u00a0A tend\u00eancia natural ao longo do tempo seria que os livros nas prateleiras mais altas ca\u00edssem nas prateleiras mais baixas, e o maior n\u00famero acabaria por ficar no ch\u00e3o.\u00a0Al\u00e9m disso, os livros que foram, at\u00e9 certo ponto, sequenciados em uma ordem espec\u00edfica tenderiam a se misturar aleatoriamente.\u00a0Os livros nunca terminariam altamente ordenados na prateleira de cima.\u00a0Da mesma forma, qualquer arranjo de subst\u00e2ncias qu\u00edmicas em quase qualquer est\u00e1gio de combina\u00e7\u00e3o na primeira c\u00e9lula se afastaria desse alvo e em dire\u00e7\u00e3o a mol\u00e9culas aleatoriamente simples.\u00a0Adicionar mais energia n\u00e3o ajudaria,\u00a0j\u00e1 que qualquer fonte natural de energia agiria como um terremoto mais intenso impactando a biblioteca.\u00a0O sistema se moveria na dire\u00e7\u00e3o oposta da vida ainda mais r\u00e1pido.<\/p>\n

Como uma digress\u00e3o t\u00e9cnica, a analogia dos livros da biblioteca funciona melhor para aqueles que est\u00e3o confort\u00e1veis \u200b\u200bcom o formalismo da\u00a0entropia configuracional<\/a>.\u00a0No entanto, o princ\u00edpio ainda \u00e9 v\u00e1lido mesmo para aqueles que desejam pensar apenas em termos de\u00a0entropia termodin\u00e2mica tradicional<\/a>. O\u00a0limiar inferior \u00e9 que a vida tem maior energia e menor entropia, por qualquer defini\u00e7\u00e3o, do que as mol\u00e9culas de que ela surgiu.\u00a0Portanto, a natureza sempre resistiria \u00e0 sua forma\u00e7\u00e3o espont\u00e2nea.<\/strong>\u00a0O fato de que os blocos de constru\u00e7\u00e3o devem ser organizados em uma ordem altamente espec\u00edfica poderia simplesmente ser\u00a0adicionado \u00e0 entropia como uma parte configuracional<\/a>.\u00a0Alternativamente, a probabilidade de eles se unirem adequadamente poderia ser pensada como um desafio probabil\u00edstico separado, al\u00e9m do desafio da entropia.\u00a0De qualquer maneira, a barreira de entropia\/configura\u00e7\u00e3o \u00e9 insuper\u00e1vel<\/strong>.<\/p>\n

Em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 energia, uma cren\u00e7a comum \u00e9 que a adi\u00e7\u00e3o de energia vicia fortemente as mol\u00e9culas em dire\u00e7\u00e3o a estados de energia mais elevados.\u00a0Esta suposi\u00e7\u00e3o \u00e9 completamente errada.\u00a0Os sistemas tendem a se configurar em estados com uma probabilidade que cai exponencialmente com o aumento de energia, como ilustrado de forma grosseira na analogia dos livros.\u00a0Em outras palavras, estados de energia mais baixos s\u00e3o sempre mais prov\u00e1veis \u200b\u200bdo que estados de energia mais alta, a menos que os estados de energia mais altos sejam consideravelmente mais numerosos.\u00a0Em equil\u00edbrio, qualquer sistema se\u00a0moveria em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 distribui\u00e7\u00e3o de Boltzmann<\/a>.\u00a0Se energia fosse adicionada, o efeito l\u00edquido seria elevar a temperatura, o que faria com que a distribui\u00e7\u00e3o de estados de energia mais alta ca\u00edsse mais lentamente.\u00a0Em outras palavras, a adi\u00e7\u00e3o de energia n\u00e3o faz com que uma grande porcentagem dos estados de energia mais baixa salte para uma energia significativamente maior.\u00a0Os estados de energia mais baixos ainda dominam, apenas menos do que antes.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, adicionar energia sempre faz com que a entropia aumente.\u00a0Como exemplo, imagine algum ambiente que contenha muitos amino\u00e1cidos individuais e algumas cadeias de amino\u00e1cidos de comprimento vari\u00e1vel.\u00a0Um desafio \u00e9 que os amino\u00e1cidos se combinem com as cadeias formadas para prolong\u00e1-las, j\u00e1 que a rea\u00e7\u00e3o \u00e9 termodinamicamente desfavor\u00e1vel<\/strong>.\u00a0A adi\u00e7\u00e3o de energia aumentaria a taxa na qual os amino\u00e1cidos se combinam em cadeias mais longas, uma vez que teriam, em m\u00e9dia,\u00a0mais energia cin\u00e9tica para superar as barreiras de rea\u00e7\u00e3o.\u00a0No entanto, a energia adicional faria com que as correntes existentes se quebrassem<\/strong>, uma vez que a quebra de uma liga\u00e7\u00e3o pept\u00eddica teria que superar a\u00a0barreira de energia de ativa\u00e7\u00e3o\u00a0que \u00e9 menor.\u00a0Da mesma forma, a desidrata\u00e7\u00e3o de uma lagoa poderia ajudar os amino\u00e1cidos a se combinarem em cadeias, mas o processo provavelmente destruiria as cadeias existentes.\u00a0O efeito l\u00edquido seria sempre se afastar de um grande n\u00famero de cadeias mais longas, que seriam essenciais para a vida.<\/p>\n

A \u00fanica solu\u00e7\u00e3o \u00e9 que algum mecanismo processe uma fonte de energia e, em seguida, redirecione essa energia para executar um trabalho \u00fatil.\u00a0Al\u00e9m disso, informa\u00e7\u00f5es seriam necess\u00e1rias para que o trabalho pudesse ser direcionado adequadamente para montar e operar a c\u00e9lula.\u00a0Na vida, o processamento de energia requer estruturas celulares acopladas a ciclos qu\u00edmicos que usam a luz solar ou a quebra de combust\u00edvel (por exemplo, glicose) para produzir mol\u00e9culas de alta energia, como o ATP.\u00a0E a informa\u00e7\u00e3o \u00e9 incorporada nas sequ\u00eancias altamente espec\u00edficas de cadeias de amino\u00e1cidos em prote\u00ednas.\u00a0O sequenciamento faz com que as cadeias se\u00a0dobrem nas estruturas corretas\u00a0(enzimas) que conduzem as rea\u00e7\u00f5es necess\u00e1rias para construir os componentes celulares corretos e manter o metabolismo.\u00a0As enzimas tamb\u00e9m ligam a\u00a0quebra das mol\u00e9culas de alta energia para rea\u00e7\u00f5es\u00a0e outros processos que se movem energeticamente para cima, ent\u00e3o a mudan\u00e7a l\u00edquida na energia livre \u00e9 negativa.\u00a0A energia da rea\u00e7\u00e3o anterior \u00e9 usada para dirigir as subidas, superando assim a barreira de energia livre.<\/p>\n

Torley escreve que o trabalho de Jeremy England superou todos esses desafios, demonstrando que processos naturais podem mover um sistema em dire\u00e7\u00e3o a uma energia livre mais alta.\u00a0Esta afirma\u00e7\u00e3o representa um completo\u00a0equ\u00edvoco de sua pesquisa<\/a>. As simula\u00e7\u00f5es de England estudam como a energia poderia ser absorvida de alguma fonte e ent\u00e3o liberada (dissipada) no meio ambiente.\u00a0Seus modelos pressup\u00f5em que a energia est\u00e1 prontamente dispon\u00edvel e pode ser acessada diretamente para gerar rea\u00e7\u00f5es espec\u00edficas de interesse.\u00a0Em outras palavras, se seus modelos se relacionassem com a origem da vida, ele teria assumido que o problema central de processar e redirecionar uma fonte de energia dispon\u00edvel j\u00e1 teria sido resolvido.<\/p>\n

No entanto, em nenhum de suas publica\u00e7\u00f5es t\u00e9cnicas ele relaciona diretamente qualquer de seus trabalhos \u00e0 pesquisa concreta sobre a origem da vida.\u00a0Ele simplesmente afirma que seus modelos podem oferecer analogias poss\u00edveis e identifica\u00a0a dissipa\u00e7\u00e3o m\u00ednima de calor na auto-replica\u00e7\u00e3o<\/a>. Not\u00edcias de n\u00edvel popular fizeram forte conex\u00e3o com a origem da vida, mas sem qualquer justificativa.\u00a0Pelo contr\u00e1rio, o trabalho de England \u00e9 baseado em\u00a0teoremas de flutua\u00e7\u00e3o<\/a>\u00a0que demonstram que sistemas dirigidos a partir do equil\u00edbrio tendem para estados de maior entropia e maior dissipa\u00e7\u00e3o de energia – a dire\u00e7\u00e3o oposta do que \u00e9 necess\u00e1rio para a primeira c\u00e9lula.\u00a0Para uma perspectiva sobre o problema: combinar mol\u00e9culas b\u00e1sicas em uma bact\u00e9ria requer que a energia seja absorvida (oposto a ser dissipada) do ambiente em uma quantidade de aproximadamente 0,27 ev\/\u00e1tomo<\/a>.\u00a0Este valor, se dimensionado, seria paralelo a uma banheira de \u00e1gua \u00e0 temperatura ambiente absorvendo calor suficiente do ambiente para come\u00e7ar a ferver.\u00a0Uma impossibilidade clara<\/strong>.<\/p>\n

Torley tamb\u00e9m faz refer\u00eancia a um\u00a0artigo de David Ruelle<\/a>\u00a0que tenta explicar como os desafios da energia livre para a origem da vida podem ser superados com base na mec\u00e2nica estat\u00edstica.\u00a0O artigo \u00e9 bastante t\u00e9cnico e abstrato, portanto os argumentos subjacentes n\u00e3o s\u00e3o facilmente acess\u00edveis.\u00a0Al\u00e9m disso, Ruelle faz refer\u00eancia principalmente a outras pesquisas altamente te\u00f3ricas, e ele n\u00e3o faz nenhuma tentativa de fundamentar seus argumentos na realidade f\u00edsica.\u00a0No entanto, o ponto chave \u00e9 bastante simples.\u00a0Ele primeiro reconhece plenamente que os processos f\u00edsicos tendem para uma energia livre mais baixa.\u00a0Ele ent\u00e3o descreve como um conjunto de rea\u00e7\u00f5es est\u00e1veis \u200b\u200bpoderia formar energia livre, “nutrientes” externos que atuariam como combust\u00edvel.\u00a0Em outras palavras, Ruelle pressup\u00f5e a exist\u00eancia de um motor que pode processar combust\u00edvel e mecanismos que redirecionam a energia para rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas espec\u00edficas.<\/p>\n

Todos os outros trabalhos que prop\u00f5em solu\u00e7\u00f5es para os desafios termodin\u00e2micos usam a mesma abordagem.\u00a0Eles ignoram quase todos os desafios pr\u00e1ticos e desassociam completamente seus trabalhos de experimentos realistas.\u00a0E eles assumem a exist\u00eancia de uma fonte ilimitada de energia, um eficiente conversor de energia (motor) e informa\u00e7\u00f5es.\u00a0No entanto, o\u00a0conversor e as informa\u00e7\u00f5es<\/a>\u00a0necess\u00e1rias j\u00e1 devem existir antes que o conversor possa ser criado.\u00a0A \u00fanica explica\u00e7\u00e3o para o s\u00fabito aparecimento de tal mecanismo molecular e informa\u00e7\u00e3o \u00e9 a intelig\u00eancia<\/strong>.<\/p>\n

\n

Original:\u00a0Brian Miller<\/strong>. The Origin of Life: Correcting Common Mistakes on Thermodynamics<\/a>. December 13, 2017.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Por Brian Miller (adaptado) Vincent Torley \u00e9 um fil\u00f3sofo que contribui com posts para o\u00a0The Skeptical Zone.\u00a0No ano passado, ele escreveu um\u00a0artigo criticando meus textos […]<\/a><\/p>\n<\/div>","protected":false},"author":1,"featured_media":5119,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[25],"tags":[334,341,697,707,851,910,926],"class_list":["post-5114","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-geral","tag-energia-livre","tag-entropia","tag-origem-da-vida","tag-padroes","tag-segunda-lei-da-termodinamica","tag-tendencias-naturais","tag-termodinamica"],"yoast_head":"\nOrigem da Vida: Corrigindo Erros Comuns Sobre Termodin\u00e2mica » Portal TDI Brasil +<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Por Brian Miller (adaptado) Vincent Torley \u00e9 um fil\u00f3sofo que contribui com posts para o\u00a0The Skeptical 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