Aspectos eletroquímicos em modelos de fixação de carbono para a emergência da vida na terra primitiva

Autor(es)

Thiago Altair Ferreira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT)
• Data de defesa: 2023-08-17

Membros da banca

Douglas Galante; Iolanda Midea Cuccovia; Reuben Hoyt Hudson; Gustavo Frederico Porto de Mello; Elton Fabiano Sitta

• Orientador: Hamilton Brandão Varela de Albuquerque; Douglas Galante

Resumo

Os sistemas vivos apresentam, de modo geral, certa especificidade cinética e termodinâmica nos seus processos vitais. Universalmente, a força motriz de gradientes quimiosmóticos e eletroquímicos naturais em células são acoplados a diversas vias metabólicas por sistemas enzimáticos. Dada esta característica, há o chamado modelo das fontes hidrotermais alcalinas para a emergência da vida na Terra primitiva. Neste, é defendido que a especificidade citada pode ter análogos em sistemas geológicos, as fontes hidrotermais alcalinas (FHA), cujo arranjo de componentes minerais e parâmetros físico-químico pode ter sido o requisito para a emergência dos mecanismos da vida na Terra prebiótica. Propomos, portanto o estudo eletroquímico desta hipótese para a emergência da vida. O trabalho se foca no conceito da interface entre fonte hidrotermal e o oceano primitivo, e na redução de CO2 conforme modelos de transdução pela da via de acetil-CoA (Wood-Ljungdahl, WL), uma via universalmente presente no genoma dos seres vivos conhecidos. Para este estudo, abordamos o uso de minerais de ferro, de estrutura similar a sítios ativos de enzimas, em condições de gradientes eletroquímicos, de temperatura e pH, condição característica da interface geológica citada. Foi primeiramente realizada uma revisão da literatura do modelo FHA focando em trabalhos experimentais e nas principais questões sobre emergência da vida que o modelo busca responder. Desenvolvemos, então, protocolos experimentais detalhados e reprodutíveis que serviram para obtermos resultados e abrem para trabalhos futuros que visem explorar novas propostas que vêm sendo apresentadas na literatura da área. Obtivemos resultados experimentais usando de técnicas como a voltametria cíclica e de espectroscopia de impedância eletroquímica. A partir destas, tivemos informações sobre a estabilidade e atividade de diferentes minerais de ferro, apresentados em trabalhos na literatura no contexto do modelo das FHA, para formação de intermediários da via WL. Os resultados também abrem para estudo do mecanismo de transferência eletrônica que pode ter se dado naquela interface e pode ter envolvido diferentes fases de minerais de ferro. (AU)

• Processo FAPESP: 18/12491-2 - Aspectos termodinâmicos e eletrocatalíticos em modelos de transferência de energia livre para a emergência da vida na terra primitiva
• Beneficiário: Thiago Altair Ferreira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado