Aspectos termodinâmicos e eletrocatalíticos em modelos de transferência de energia livre para a emergência da vida na terra primitiva

• Processo: 18/12491-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2019
• Data de Término da vigência: 04 de agosto de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Hamilton Brandão Varela de Albuquerque
• Beneficiário: Thiago Altair Ferreira
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/16930-7 - Eletrocatálise V: processos eletrocatalíticos de interconversão entre as energias química e elétrica, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/13310-1 - Eletroquímica de via primitiva de fixação de carbono em simulação de interface de fonte hidrotermal para a teoria da emergência da vida, BE.EP.DR
• Assunto(s): Eletroquímica Eletrocatálise Termodinâmica Energia livre termodinâmica Origem da vida
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Desequilíbrio termodinâmico | Eletrocatálise | Fontes hidrotermais alcalinas | Métodos eletroanalíticos | Origem da Vida | Radiólise aquosa | Eletroquímica

Resumo

Apesar de complexos, os sistemas vivos apresentam, em inúmeros processos para sua manutenção, certas especificidades cinéticas e termodinâmicas. Nestes, a força motriz de gradientes quimiosmóticos e eletroquímicos naturais é acoplada a diversas vias metabólicas por sistemas enzimáticos. Dada esta característica universal da vida conhecida, desenvolveu-se nos últimos 30 anos uma das mais conhecidas teorias sobre a origem da vida na Terra, que hoje se atém às fontes hidrotermais alcalinas. Nesta teoria, é defendido que a estrutura para tal mecanismo encontra análogo em sistemas geológicos na Terra primitiva, as fontes hidrotermais alcalinas, onde a força motriz eletroquímica encontra catalisadores inorgânicos, formando um sistema propício ao acoplamento necessário para a emergência da vida. No entanto, ainda demanda detalhamentos experimentais sobre tal acoplamento no cenário prebiótico. Propomos, portanto, o estudo da eletrocatálise de redução de CO2 com estes catalizadores, conforme modelos de transdução pela etapa inicial da via de síntese de acetil-CoA. Serão utilizados minerais com similaridade morfológica a sítios ativos de enzimas próprias da via citada. Dessa forma, buscamos avaliar a especificidade catalítica dos minerais e os efeitos das condições ao sobrepotencial necessário à redução. Propomos, complementarmente e conforme os resultados dos estudos da eletrocatálise, realizar simulações em fluxo dos sistemas geológicos abordados e cálculos sobre a estabilidade dos gradientes formados em ambientes radioativos, considerados promissores à origem da vida. Com isto, enfatizar nos processos eletrocatalíticos de interconversão entre energias química e elétrica na emergência da vida, contribuindo com o projeto temático a qual este trabalho se associa. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

ALTAIR, T.; DRAGOTI, E.; SOJO, V.; LI, Y.; SKIFFINGTON, S.; SULLIVAN, W. A.; DROZD, G. T.; MCGLYNN, S. E.; GALANTE, D.; VARELA, H.; et al. Carbon Reduction Powered by Natural Electrochemical Gradients under Submarine Hydrothermal Vent Conditions. Journal of the American Chemical Society, v. 147, n. 32, p. 10-pg., 2025-07-29. (18/12491-2, 20/13310-1, 19/22183-6)

MELLE, GABRIEL B.; ALTAIR, THIAGO; ROMANO, RAFAEL L.; VARELA, HAMILTON. Electrocatalytic Efficiency of the Oxidation of Ethylene Glycol, Glycerol, and Glucose under Oscillatory Regime. ENERGY & FUELS, v. 35, n. 7, p. 8-pg., 2021-03-11. (18/12491-2, 19/22183-6, 18/23942-5, 13/16930-7)

ALTAIR, THIAGO; BORGES, LUIZ G. F.; GALANTE, DOUGLAS; VARELA, HAMILTON. Experimental Approaches for Testing the Hypothesis of the Emergence of Life at Submarine Alkaline Vents. LIFE-BASEL, v. 11, n. 8, AUG 2021. (18/12491-2, 13/16930-7, 19/22183-6)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

FERREIRA, Thiago Altair. Aspectos eletroquímicos em modelos de fixação de carbono para a emergência da vida na terra primitiva. 2023. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT) São Carlos.