Análise de geração de entropia na evolução de néfrons em mamíferos

• Processo: 23/00951-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Fisiologia - Fisiologia Comparada
• Pesquisador responsável: José Guilherme de Souza Chaui Mattos Berlinck
• Beneficiário: Pedro Goes Nogueira de Sá
• Instituição Sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Evolução Termodinâmica Vertebrados Excreção
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Evolução | Geração de entropia | Sistema excretório | Termodinâmica | vertebrados | Excreção

Resumo

Os rins dos vertebrados terrestres enfrentam uma situação paradoxal resultante de sua origem evolutiva. Os protovertebrados que invadiram as águas doces pluviais tinham seus fluidos corpóreos hipertônicos/hiperosmóticos em relação ao novo meio. Com isso, o sistema excretório que antes lidava com pequenos fluxos de água passa a ter que conseguir retirar grandes quantidades de água livre do organismo. Posteriormente, com a invasão do ambiente terrestre, o problema se inverte, pois, agora, água livre não está mais disponível em grandes quantidades o tempo todo. Desta maneira, a reabsorção do ultrafiltrado passa a ser primordial e a quantidade de urina formada passa a ser uma pequena fração do total do fluxo renal. Uma consequência deste processo de filtração/reabsorção é a formação de um ciclo fútil com geração de entropia associada. Desta maneira, um modelo para abordar como esse sistema se comporta do ponto de vista termodinâmico e porquê uma quantidade tão significativa de fluido passa por um ciclo fútil se mostra importante tanto do ponto de vista dos mamíferos atuais quanto dos processos evolutivos que os precederam. A partir de princípios fundamentais da termodinâmica clássica, de sistemas fora do equilíbrio, de fisiologia e de engenharia de controle, o modelo aqui proposto visa calcular a geração de entropia das várias etapas e relaciona-las ao total de entropia gerado pela manutenção de fluxo sanguíneo renal. Dentro da modelagem, propomos um índice de eficácia via 2ª Lei da Termodinâmica que representa a contribuição dos vários componentes associados ao sistema para a geração de entropia total. Tal índice de eficácia indica, assim, o processo no qual se localiza o maior custo entrópico na formação de urina.