A importância da água para a vida

RKA21MC - Olá! Vamos iniciar mais uma aula. Nesta aula vamos ver a importância da água para a vida. Quando você olha para o cosmos em busca de vida terrestre, muitas pessoas procuram por sinais de água nas luas ou planetas, e isso porque a vida como a conhecemos depende da água. Para entender isso, precisamos olhar mais de perto algumas propriedades da água. O que você vê aqui são moléculas de água, e isso pode ser uma revisão para você. Cada molécula de água tem um átomo de oxigênio que está ligado a dois hidrogênios. Aqui temos um hidrogênio e outro hidrogênio, essa é uma ligação covalente, o que significa que o oxigênio compartilha elétrons com cada um dos átomos de hidrogênio, mas o oxigênio é mais eletronegativo, e essa é apenas uma maneira de dizer que mesmo que os elétrons sejam compartilhados, eles passarão mais tempo em torno do oxigênio do que dos hidrogênios. Uma maneira de pensar sobre isso é que oxigênio gosta mais de consumir elétrons do que os hidrogênios, e como os elétrons vão passar mais tempo em torno do oxigênio do que em torno dos hidrogênios, e por ser uma molécula com uma curvatura e com os hidrogênios de cada lado, o que acontece é que o lado onde está o oxigênio, onde os elétrons passam mais tempo, recebe uma carga parcialmente negativa. Essa é a letra grega minúscula Delta (δ), isso significa apenas carga parcialmente negativa, então os lados onde estão os hidrogênios adquirem uma carga positiva parcial. O que você vê aqui é que uma molécula de água não tem as cargas distribuídas de forma uniforme. Uma parte dela fica positiva e outra negativa, portanto é uma molécula polar. Você pode imaginar o que vai acontecer quando um monte de moléculas de água estão juntas. O lado parcialmente positivo de uma molécula de água, que é onde estão os hidrogênios, é atraído para o lado parcialmente negativo de outra molécula de água, então eles são atraídos, e isso é conhecido como ligação de hidrogênio. Eu poderia continuar se desenhando. Isso vai ser parcialmente positivo aqui, isso vai ser parcialmente negativo, eles vão se atrair. Essa extremidade do hidrogênio é atraída para a extremidade do oxigênio, e é essa ligação de hidrogênio que dá à água muitas das propriedades que a tornam especial, que, pelo que sabemos, abriga a vida ou até mesmo permite que a vida seja possível. A vida precisa de um ambiente fluido porque as se movem e se chocam, e são essas ligações de hidrogênio, quando a temperatura e as condições são adequadas, que permitem que a água fique na forma líquida. As ligações são fortes o suficiente para que a água permaneça junta, mas são fracas o suficiente para permitir que as moléculas de água fluam uma através da outra. A água não só fornece um bom ambiente de fluido, mas é um solvente muito bom, por isso ela é frequentemente conhecida como solvente universal. Mesmo que as pessoas digam que a água é um solvente universal, isso não significa que ela dissolva tudo, porém a água dissolve mais coisas em seu estado líquido do que qualquer outra coisa que conhecemos. Mas existem muitas moléculas que ela não consegue dissolver bem. As coisas que se dissolvem bem na água são as moléculas polares. Por exemplo, o cloreto de sódio se dissolve na água. Um íon sódio é positivo, portanto é carregado positivamente, e você pode imaginar que ele pode ser atraído para o lado das moléculas de água onde está o oxigênio e se dissolve bem, mas os compostos apolares tendem a não se dissolver bem na água. Mas mesmo essa propriedade de insolubilidade de compostos também é necessária para a vida. Mais tarde na biologia, estudaremos a bicamada de fosfolipídios, onde estas moléculas possuem uma extremidade hidrofílica, o que significa que é atraída por moléculas de água, e outra extremidade hidrofóbica, o que significa que é repelida por moléculas de água. Muitos biólogos evolucionistas acreditam que essa propriedade do fosfolipídio ter uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica teria permitido que essas moléculas começassem se acumular nas membranas, eventualmente formando essas membranas esféricas, que poderiam ser os recipientes para o início da vida celular. Outra propriedade da água que a torna muito adequada para a vida é a sua alta capacidade calorífica. Às vezes, você vai ouvir as pessoas dizerem que ela tem um alto calor específico. O calor específico é a quantidade de energia necessária para elevar um grama de água em um grau Celsius, e você pode dizer: Por que isso importa para a vida? Muitas formas de vida só podem ocorrer em uma certa faixa de temperatura, por isso, se fosse realmente fácil aumentar ou diminuir a temperatura da água de forma muito rápida, seria muito mais difícil ter vida dentro da água, ou mesmo a vida ser feita de água. Uma ideia relacionada a isso é que a água também tem um alto o calor de vaporização. Falamos mais sobre isso e com mais detalhes em outros vídeos, mas trata-se de quanta energia é necessária para a água ir de sua forma líquida para sua forma gasosa, e isso tem se mostrado valioso em muitas formas de vida como meio de resfriamento, onde a vaporização da água, que é o resfriamento evaporativo, pode tirar o calor de um organismo para que ele não superaqueça. Outras propriedades importantes sobre a água são a coesão e a adesão. A coesão é a propriedade de as moléculas de água serem atraídas por outras moléculas de água, e você viu aqui com as ligações de hidrogênio. Mas então, quando você olha em uma macroescala, você verá coisas como a formação de gotículas de água. Todos vocês já viram gotas de água ou gotas de orvalho. Essas gotas não poderiam se formar se não fosse pela coesão da água, e mesmo uma gota pode ser um ambiente no qual milhares de microrganismos podem viver. Já a adesão é a propriedade da água de aderir a outras coisas. Você pode ter visto isso em um tubo de ensaio de vidro, onde parece que a água está subindo pelas laterais. Isso ocorre devido à polaridade das moléculas de vidro do tubo de ensaio, mas essa propriedade, junto com a coesão, é o que permite que a água transporte nutrientes das raízes de uma árvore até o seu topo. Essas propriedades também estão em nossos próprios vasos sanguíneos, principalmente quando falamos dos vasos sanguíneos realmente pequenos, os capilares. Eles são chamados de capilares devido à ação capilar da água, que se deve a sua coesão e adesão. Uma última propriedade da água é que ela é menos densa quando está no estado sólido. Vamos pensar sobre isso através do gelo, que é água no estado sólido, e é menos denso do que a água em estado líquido. Você pode estar pensando por que isso importa para a vida. Bem, imagine os ambientes onde pensamos que a vida surgiu pela primeira vez. Se você imaginar algum tipo de lagoa, e esta é a seção transversal dela, se o gelo fosse mais denso do que a água líquida, e para muitas substâncias esse é o caso, una forma sólida tende a ser mais densa, então o que aconteceria? Se o ar está frio, digamos, no inverno, então esta parte congelaria, e à medida que fica mais denso ele afunda, então a próxima água da superfície congelaria e afundaria, e com o tempo o lago inteiro, ou a lagoa inteira, congelaria e a vida não seria capaz de viver naquela lagoa, porque quando a água congela ela quebra aquelas estruturas de membrana que conhecemos, e isso não seria adequado para a vida. Mas como o gelo é menos denso que a água, o que normalmente acontece é apenas o congelamento da camada superior, mas você tem um ambiente inteiro onde a vida pode continuar e prosperar, e por causa do alto calor específico da água, essa variação de temperatura nessa água vai ser muito menor do que a variação de temperatura fora da água, seja no ar ou na terra. Esta é apenas uma introdução, mas espero que faça você entender a água um pouco mais. E lembre-se, somos feitos principalmente de água. Uma maneira de pensar sobre isso é que cada um de nós é feito de trilhões de células que são feitas principalmente de água, e existem um ambiente à base de água. Espero que tenha gostado da nossa aula, e até mais!