Descoberta violao da terceira lei do movimento de Newton

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 28/03/2024

Terceira lei do movimento de Newton

Se voc espantou com duas descobertas anunciadas neste ms, uma dando conta de uma exceo lei que rege a transferncia de calor e outra que mostrou que partculas de mesma carga podem se atrair, prepare-se para mais uma reviravolta nas conhecidas leis da fsica.

Acontece que nem toda ao pode ter uma reao igual e oposta, como diz a terceira lei do movimento de Newton. No ano passado, uma equipe da Universidade de Quioto, no Japo, descobriu que o movimento dos espermatozoides no causa uma reao oposta no seu ambiente medida que as clulas reprodutivas se movem, em uma aparente violao da lei de ao e reao.

Niladri Mandal e colegas das universidades da Pensilvnia e do Maine, nos EUA, conseguiram agora desvendar o mecanismo por trs desse movimento sem reao.

Mandal estudou duas enzimas – molculas que catalisam reaes bioqumicas – chamadas quinases e fosfatases. As quinases adicionam uma modificao qumica a outras molculas, enquanto as fosfatases removem as modificaes das molculas. Assim, as quinases criam produtos que so influenciados pelas fosfatases e vice-versa.

Os experimentos demonstraram que, se a fosfatase for imobilizada artificialmente, a quinase ser atrada por ela. Porm, na situao inversa, em que a quinase imobilizada, a fosfatase repelida por ela. Claramente, uma ao que no tem uma reao igual e oposta.

“A no-reciprocidade que vemos no se deve a quaisquer foras externas, mas resulta de uma combinao de difuso e assimetrias cinticas, que so propriedades das enzimas,” detalhou o pesquisador. Uma assimetria cintica descreve as alturas relativas das barreiras de energia que controlam a direo de uma reao em relao a um gradiente de concentrao – neste caso, das enzimas medida que se movem em um sistema molecular.

A descoberta original foi a de que os espermatozoides produzem uma ao sem gerar uma reao em seu meio.
[Imagem: Kenta Ishimoto et al. – 10.1103/PRXLife.1.023002]

Implicaes para as mquinas e para a vida

As interaes assimtricas entre essas enzimas no s ajudam a elucidar o movimento das molculas dentro das clulas, mas tambm podem ajudar a projetar motores e bombas moleculares sintticas – o movimento dos espermatozoides um exemplo de um motor molecular natural em ao, que a nanotecnologia vem tentando reproduzir.

“Isto no s pode fornecer informaes sobre a complexificao da matria, como a assimetria cintica tambm pode ser usada no projeto de mquinas moleculares e tecnologias associadas,” disse Dean Astumian, membro da equipe.

Mais importante ainda, a descoberta dessa ao sem reao pode ajudar a explicar a prpria emergncia da vida.

“Estamos nas fases iniciais deste trabalho, mas vejo a compreenso da assimetria cintica como uma possvel oportunidade para compreender como a vida evoluiu a partir de molculas simples,” disse Astumian.

“As interaes no recprocas permitidas pela assimetria cintica tambm desempenham um papel crucial ao permitir que as molculas interajam umas com as outras. Isso pode ter desempenhado um papel crtico nos processos pelos quais a matria simples se torna complexa, interagindo de maneiras que eventualmente levaram vida. Como a assimetria cintica uma propriedade da prpria enzima, ela pode sofrer evoluo e adaptao,” completou o professor Ayusman Sen.

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