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Coluna Aqui tem Quântica: Sussurros Quânticos na História da Vida

A mecânica quântica na biologia evoluiu de uma ideia especulativa para um campo interdisciplinar robusto, evidenciando que efeitos quânticos estão presentes em diversos processos biológicos. Na fotossíntese, por exemplo, plantas, algas e algumas bactérias absorvem a luz solar por meio de pigmentos e a convertem em energia química com eficiência extraordinária. Por sua vez, a fotorrecepção depende de moléculas especializadas que, ao absorver fótons, sofrem alterações quantizadas que desencadeiam uma cascata de sinais, sendo um processo essencial para a visão. Até mesmo pássaros migratórios podem se orientar utilizando um mecanismo de pares de radicais quânticos sensível a campos magnéticos fracos. Por fim, fenômenos quânticos também parecem cruciais para um aspecto ainda mais fundamental da vida: a homoquiralidade molecular—a preferência por aminoácidos "canhotos" e açúcares "destros".

Na Terra primitiva, a formação dos blocos moleculares da vida não foi um evento aleatório. Pequenas diferenças de energia, originadas da não conservação da paridade—ou seja, da tendência da força nuclear fraca de distinguir o esquerdo do direito—podem influenciar reações autocatalíticas, como a que sintetizou açúcares a partir de precursores simples. Na presença de certos íons metálicos, esses desequilíbrios podem ser amplificados ao longo de escalas geológicas, levando ao enriquecimento homoquiral de moléculas biológicas. Esse leve viés quântico é especulado como essencial para a quiralidade uniforme observada no RNA e nas proteínas.

Além da Terra, uma química orgânica complexa se desenvolve em grãos de poeira congelados presentes em nuvens moleculares interestelares. A luz ultravioleta circularmente polarizada, gerada pela dispersão em poeira magneticamente alinhada ou emitida por estrelas jovens, interage com essas moléculas, também induzindo viés homoquiral. Quando esses compostos são entregues à Terra primitiva por meteoritos e poeira interplanetária, eles se fundem com a química local, semeando uma arquitetura quiral essencial para a especificidade enzimática e a formação de membranas.

Em suma, fenômenos quânticos se entrelaçaram com processos químicos, moldando e direcionando tanto a origem quanto a evolução da vida. À medida que avanços em física quântica, química computacional e astroquímica aprofundam nosso entendimento desses processos, torna-se evidente que os sutis "sussurros" do mundo quântico orquestraram uma sinfonia molecular que ecoa em cada célula—um testemunho do papel crucial da mecânica quântica em moldar nosso destino biológico.


Fonte: Felipe Fantuzzi Soares (Universidade de Kent, Inglaterra)