O triste destino dos antigos navegadores com boa balística

No período cambriano, há 500 milhões de anos, os mares eram dominados pelo grupo blindado. Animais macios secretam corpos de pasta metálica que endurecem em conchas protetoras de imensa força e beleza deco, algumas em forma de cabeça de carneiro ou asas de águia, outras como taças de champanhe cravejadas de espinhos afiados de adagas.

Mas no período Devoniano, cerca de 70 milhões de anos depois, a maioria dos terópodes de pernas longas, briópodes, marinheiros bem cascudos, vítimas de roubo e seus modos caros foram extintos.

como pesquisadores Sugerido recentemente Na revista Trends in Ecology and Evolution, o colapso do império Brachiopod exemplifica o conflito que definiu a vida desde o início: a busca por fósforo. Os cientistas sabem há muito tempo que o elemento fósforo é essencial em várias frentes, e aqui ele une a molécula de DNA, alimentando todos os movimentos da célula. O novo relatório ressalta outra maneira pela qual o fosfato – a forma quimicamente útil do fósforo – moldou o curso da evolução como árbitro das partes duras da natureza, suas conchas, dentes e ossos.

“O fósforo foi roubado por vertebrados e peixes ósseos”, disse Peter Kraft, paleontólogo da Universidade Charles na República Tcheca e autor do novo relatório. “Uma vez que isso aconteceu, eles rapidamente se diversificaram e assumiram o controle.” Dr. Colaboração Kraft com Michel Mergel da University of West Bohemia.

A pesquisa faz parte do Renaissance of Phosphate Studies, um projeto que abrange disciplinas e prazos. Os químicos estão explorando como os fosfatos temperaram o caldo prebiótico que deu origem à vida em primeiro lugar, enquanto os cientistas de materiais brincam com o elemento em novas cores e formas surpreendentes.

“Se você aquece o fósforo sob diferentes condições, diferentes temperaturas, diferentes pressões e coisas estranhas começam a acontecer”, disse Andrea Sella, professora de química inorgânica da University College London. “Você obtém formas de fibra vermelha, formas metálicas pretas e formas roxas.” Você também pode empilhar camadas de átomos de fósforo e separá-las em folhas muito finas e flexíveis chamadas fosforeno, tudo com o objetivo de controlar o fluxo de elétrons e partículas de luz nas quais a tecnologia se baseia. “Nós apenas arranhamos a superfície do que esse elemento pode fazer”, disse o Dr. Silla.

O fósforo foi descoberto no final do século XVII por um químico de Hamburgo, Henning Brand, que inadvertidamente o isolou enquanto procurava uma “pedra filosofal” que transformaria metais comuns em ouro. Experimentando com cargas do líquido dourado que ele conhece melhor – urina humana – estalou a marca com uma substância estranha que não tinha qualquer toque de Midas, mas brilhava no escuro, levando Brand a chamá-la de fósforo, o nome grego para “trazer luz”.

Esta forma pura do elemento, chamada fósforo branco, acabou sendo tóxica e inflamável e por isso foi usada na guerra, para fazer as balas traçantes, cortinas de fumaça e bombas incendiárias aliadas que devastaram a cidade natal de Brand durante a Segunda Guerra Mundial.

O WP também ganhou fama sombria dickensiana no século 19, quando foi adicionado às pontas das partidas para produzir partidas “greve em qualquer lugar”. Meninas e mulheres que trabalhavam em fábricas mal ventiladas que produziam o produto muito popular às vezes eram expostas a tanto vapor de fósforo que desenvolviam “mandíbula fina”, uma condição horrível na qual suas gengivas retraíam, seus dentes caíam e os ossos de suas mandíbulas se afrouxavam. . Segundo a historiadora Louise Rowe, a luta dos casamenteiros por condições de trabalho mais seguras ajudou a impulsionar o movimento sindical moderno.

O fósforo puro não existe na natureza, mas está ligado ao oxigênio, como os fosfatos, e esse sindicato molecular, a ligação fósforo-oxigênio, “é fundamental para o funcionamento da biologia”, Matthew Bowner, químico orgânico da University College London, disse. O corpo armazena e queima energia fazendo e quebrando as ligações de fosfato encontradas na pequena maquinaria monetária da célula, as moléculas de trifosfato de adenosina, conhecidas como ATP. O processo de reciclagem de fosfato é implacável, disse o Dr. Bowner, “essencialmente convertendo seu peso corporal em ATP a cada dia”.

O fosfato combina-se com o açúcar para formar a espinha dorsal do DNA, onde mantém um arranjo significativo de letras de informação genética que, de outra forma, entraria em colapso na sopa de letrinhas. Os fosfatos conspiram com as moléculas lipídicas para encapsular cada célula com uma membrana vigilante que sempre determina o que entra e o que evitar. As proteínas enviam mensagens umas às outras trocando pacotes de fosfato.

Por trás do incrível benefício dos fosfatos, uma carga negativa evita vazamentos indesejados. “Você só pode colocar a energia e soltá-la quando quiser”, disse o Dr. Bowner. “Não vai se infiltrar no meio ambiente.” Em contraste, disse ele, a molécula equivalente à base de carbono, chamada carbonato, se dissolve facilmente em água: “Se você emparelhar DNA com carbonos em vez de fosfatos, tudo se desintegrará”. Dr. Bower brincou que deveríamos considerar a vida baseada em fosfatos em vez de carbono.

No entanto, ao contrário dos outros componentes principais da vida – carbono, nitrogênio, oxigênio e hidrogênio – as moléculas de fosfato não possuem uma fase gasosa. “É grande demais para voar”, disse o Dr. Silla. Os fosfatos entram no jogo da vida através da erosão de rochas, decomposição de organismos ou excrementos como urina ou guano. Compreender o efeito dos fluxos de fosfato ao longo do tempo é um grande esforço de pesquisa.

Um quebra-cabeça persistente é como a vida começou no fosfato. Dada a importância do fosfato para todos os aspectos da biologia, o ambiente aquoso primitivo no qual as primeiras células surgiram deve ter sido rico em fosfato. “No entanto, a maioria das águas naturais da Terra hoje são muito escassas em termos de fosfatos”, disse Nicholas Tosca, geoquímico da Universidade de Cambridge. “Esperávamos que a mesma coisa fosse verdade desde o início no planeta Terra.” Ele explicou que acreditava que o ferro funciona para isolar fosfatos.

Dr Tosca e colegas de Cambridge abordaram o problema da origem da vida Em um estudo publicado recentemente na Nature Communications,. Os pesquisadores decidiram reconsiderar a suposição, perguntando: E antes, quando havia muito menos oxigênio por perto? Eles sabiam que o oxigênio converte o ferro em uma forma que empilha fortemente o fosfato. O que aconteceria se o oxigênio fosse removido da equação? Os pesquisadores criaram água do mar artificial em um grande porta-luvas sem oxigênio e descobriram que, certamente, nessas condições, o ferro dissolvido deixou a maior parte do fosfato sozinho, presumivelmente disponível para qualquer protocélula na vizinhança.

No artigo Trends in Ecology and Evolution, o Dr. Kraft também sugeriu que os mares cambrianos eram relativamente ricos em fosfato. Os animais podem absorver tanto, de fato, que podem fazer conchas grossas e duráveis, como o tecido mais duro do corpo humano – o esmalte fosfatado de nossos dentes.

“É uma grande vantagem ter essas conchas”, disse o Dr. Kraft. Em comparação, a concha dos moluscos modernos, feita de carbonato de cálcio, racha facilmente sob os pés das praias. Mas à medida que os mares se encheram e os peixes ósseos apareceram, o suprimento de fosfatos diminuiu e os braquiópodes não podiam mais procurar livremente o que precisavam para construir suas caras moradias. Os peixes ósseos eram sábios no uso do fosfato como material de construção: seus dentes, algumas partes do esqueleto, e pronto. Por estarem em movimento, os peixes podem capturar quaisquer fosfatos e outros nutrientes que são filtrados da terra para o mar, antes de atingirem as conchas duras e aglomeradas abaixo.

Os fosfatos eram dominados por vertebrados, e nada poderia detê-los agora.