Eletroquímica de via primitiva de fixação de carbono em simulação de interface de fonte hidrotermal para a teoria da emergência da vida

• Processo: 20/13310-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 31 de março de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de março de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Hamilton Brandão Varela de Albuquerque
• Beneficiário: Thiago Altair Ferreira
• Supervisor: Reuben Hudson
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: College of the Atlantic (COA), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 18/12491-2 - Aspectos termodinâmicos e eletrocatalíticos em modelos de transferência de energia livre para a emergência da vida na terra primitiva, BP.DR
• Assunto(s): Bioenergética Fixação do carbono Eletroquímica Eletrocatálise Origem da vida
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioenergética | Eletrocatálise | fontes alcalinas hidrotermais | Origens da vida | protometabolismo | Eletroquímica

Resumo

Na investigação da origem dos sistemas vivos, as fontes hidrotermais alcalinas (AHVs) são propostas como um dos cenários mais promissores para a incubação da vida na Terra prébiótica. A chamada teoria AHV propôs um mecanismo de transferência de energia, baseado na teoria quimiosmótica, como processo necessário para as primeiras etapas da emergência da vida. Portanto, estima-se que os ambientes submarinos das AHVs na Terra primitiva tenham um arranjo específico semelhante às características bioquímicas das vias metabólicas modernas. Destaca-se o exemplo da via Wood-Ljungdahl (WL), considerada uma das vias de energia mais antigas e universais já descobertas. No geral, é proposto que em uma interface entre um AHV e o oceano primitivos, gradientes eletroquímicos naturais ocorrem e são mediados por barreiras inorgânicas condutoras de elétrons contendo minerais de ferro-enxofre (Fe-S), os mesmos que estão presentes em sítios ativos de metaloenzimas na via WL. Investigações experimentais recentes executaram a etapa limitante de WL, a redução de CO2 para formato por H2, nas condições AHV. Por fim, descrevemos aqui um projeto que busca investigar os detalhes da proposta de mecanismo indireto dessa redução na interface mencionada. Assim, propõe-se estudar se há fluxo de elétrons no mineral ferro-enxofre que acoplam tanto a reação redox, a redução oceânica de CO2 quanto a oxidação de H2 produzida pelo AHV. Além disso, pretende-se explorar a importância do potencial eletroquímico apoiando o potencial natural causado pelo pH e gradiente redox estimado nas primeiras AHVs. Nesse contexto, espera-se relacionar esses parâmetros também a produtos orgânicos que são estimados, utilizando, como catalisador, diferentes minerais Fe-S que já são conhecidos nas teorias da origem da vida. (AU)