Estudo liga constantes fundamentais da física à viabilidade da vida

O físico Kostya Trachenko, da Queen Mary University of London, publicou uma análise teórica sugerindo que as constantes físicas fundamentais do universo são restritas pelos requisitos para a vida. O estudo, publicado na Science Advances, indica que essas constantes devem permitir que os líquidos fluam de maneiras que apoiem os processos biológicos dentro e entre as células. De acordo com a pesquisa, até mudanças relativamente pequenas nessas constantes poderiam alterar a viscosidade dos líquidos o suficiente para impedir funções essenciais, como o transporte de nutrientes e a remoção de resíduos.

A Ligação entre Física e Viscosidade

As constantes físicas fundamentais, como a massa e a carga elétrica de um elétron e a constante de Planck, governam o comportamento dos átomos, das ligações químicas e das reações nucleares. Embora esses valores sejam geralmente considerados universais e imutáveis, suas origens específicas permanecem desconhecidas. O trabalho de Trachenko baseia-se em uma descoberta de 2020 de seus colegas de que essas constantes impõem um limite inferior à viscosidade dos líquidos. A viscosidade mede a resistência de um fluido ao fluxo; a água tem baixa viscosidade, enquanto o mel e o alcatrão têm alta viscosidade.

A nova análise estende esse conceito à biologia. Cada célula viva depende do movimento de moléculas através de um ambiente líquido. A difusão, a propagação natural de partículas através de um fluido, é crítica para as interações químicas necessárias à vida. Se a viscosidade desses fluidos fosse muito alta, materiais vitais não poderiam se mover com eficiência. Se fosse muito baixa, o fluxo controlado necessário para as funções biológicas poderia ser perturbado.

Trachenko explicou a conexão no estudo: "Entender como a água flui em uma xícara acaba por estar intimamente relacionada ao grande desafio de descobrir as constantes fundamentais. Os processos da vida dentro e entre as células vivas requerem movimento e é a viscosidade que define as propriedades desse movimento. Se as constantes fundamentais mudarem, a viscosidade também mudaria, afetando a vida como a conhecemos. Por exemplo, se a água tivesse a viscosidade do alcatrão, a vida não existiria em sua forma atual ou não existiria de todo. Isso se aplica além da água, então todas as formas de vida que usam o estado líquido para funcionar seriam afetadas."

Janela Estreita para a Vida

A pesquisa sugere que a faixa de constantes fundamentais compatíveis com a vida celular é estreita. Trachenko observou que mudanças em constantes como a constante de Planck ou a carga do elétron poderiam ter consequências biológicas significativas. "Qualquer mudança nas constantes fundamentais, incluindo um aumento ou diminuição, seria igualmente má notícia para o fluxo e para a vida baseada em líquidos. Esperamos que a janela seja bastante estreita: por exemplo, a viscosidade do nosso sangue se tornaria muito espessa ou muito fina para o funcionamento do corpo com apenas algumas mudanças percentuais de algumas constantes fundamentais, como a constante de Planck ou a carga do elétron", disse ele.

Essas previsões são derivadas de modelos teóricos, em vez de experimentos onde as constantes foram alteradas. Consequentemente, os limites precisos que diferentes formas de vida poderiam tolerar permanecem incertos. As descobertas implicam que as condições para a vida envolvem mais do que apenas a capacidade de formar estrelas e química complexa; as propriedades físicas dos líquidos impõem requisitos adicionais às constantes do universo.

Implicações para o Sangue e Fluidos Complexos

Um estudo complementar publicado em janeiro de 2025 na The European Physical Journal E examinou como essas constantes influenciam fluidos biológicos complexos, especificamente o sangue. Diferente da água, o sangue é uma mistura de plasma, glóbulos vermelhos e plaquetas. Sua viscosidade depende das propriedades moleculares e das interações entre esses componentes, como os glóbulos vermelhos formando aglomerados que aumentam a resistência ao fluxo.

Os pesquisadores descobriram que, apesar da complexidade do sangue, sua viscosidade permanece surpreendentemente próxima de um valor teórico derivado de constantes físicas básicas. Eles propuseram que as interações entre células sanguíneas espaçadas próximas envolvem distâncias pequenas o suficiente para que efeitos moleculares e quânticos sejam relevantes. Isso sugere que estimar quais constantes são compatíveis com a vida requer levar em conta tanto as propriedades intrínsecas dos líquidos quanto os efeitos criados pelas interações entre células e moléculas.

Por que isso importa

O estudo destaca uma possível restrição nas leis físicas do universo que vai além da produção de elementos pesados nas estrelas. Embora as estrelas possam criar elementos como carbono e oxigênio necessários para a vida, a análise de Trachenko mostra que um universo poderia produzir esses ingredientes enquanto tivesse líquidos com viscosidade demais para que os processos celulares operassem. Isso levanta questões sobre por que as leis fundamentais da natureza têm valores que parecem bem adequados à existência da vida. Trachenko sugeriu que múltiplas formas de ajuste fino podem estar envolvidas, com os valores que permitem a produção de elementos pesados e aqueles que permitem a vida baseada em líquidos representando requisitos separados. Por enquanto, isso permanece como um arcabouço teórico para investigar a conexão entre as propriedades físicas básicas do universo e os processos biológicos.

Fontes (em inglês)

• sciencedaily.com: Scientists make stunning discovery that could help explain why life exists | ScienceDaily
• news.ssbcrack.com: Fundamental Constants of Physics May Determine the Possibility of Life in the Universe - SSBCrack News

Tradução feita com IA do artigo original em inglês, revisada automaticamente para dizer o mesmo que o original. As fontes foram verificadas em inglês.