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Pesquisador da Unifesp participa de estudo que desvenda o mistério dos sumidouros de carbono globais

Fonte

Unifesp | Universidade Federal de São Paulo

Data

segunda-feira, 29 abril 2024 15:05

Uma equipe internacional de cientistas, com participação de pesquisadores(as) do Campus Baixada Santista da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), da Universidade de Linköping, na Suécia, e do Helmholtz Zentrum, na Alemanha, desvendou um mistério que perdurava há mais de cinco décadas. Os pesquisadores demonstraram que uma reação química específica, a desaromatização oxidativa, pode explicar como a matéria orgânica na natureza desenvolve rapidamente uma complexidade e resistência à degradação notáveis. Essa descoberta, recentemente publicada na revista científica Nature, esclarece o papel fundamental dessas reações nos grandes sumidouros de carbono do planeta.

Quando uma folha se desprende de uma árvore e cai no chão, ela começa a se quebrar imediatamente. Antes de a matéria orgânica se decompor, ela consiste em algumas milhares de biomoléculas distintas comumente encontradas na grande maioria dos organismos.

A decomposição de uma folha passa por várias fases. Insetos e microrganismos passam a consumi-la, enquanto a luz solar e a umidade atmosférica afetam a folha, promovendo sua degradação. Em seguida, as moléculas da folha decomposta são transportadas para riachos, lagos ou rios. Porém, a matéria orgânica encontrada dissolvida na água não se parece mais com as biomoléculas das quais se originou. A folha transformou-se completamente numa complexidade muito maior, assim como o número de moléculas distintas que são encontradas também passa a ser mais elevado – ao ponto de sua composição química ser em grande parte desconhecida, exceto no que diz respeito aos grupos funcionais nas bordas das moléculas. Os mecanismos por trás destas transformações da matéria orgânica sempre foram um mistério, que intrigou pesquisadores de todo o mundo durante mais de meio século.

“Esse tem sido o Santo Graal no meu campo de pesquisa há mais de 50 anos. Agora podemos elucidar como algumas milhares de moléculas na matéria viva podem dar origem a milhões de moléculas diferentes que rapidamente se tornam muito resistentes à degradação adicional”, disse o Dr. Norbert Hertkorn, professor emérito em Química Analítica no Helmholtz Zentrum em Munique e atualmente pesquisador visitante na Universidade de Linköping.

Os pesquisadores descobriram que um tipo específico de reação, conhecido como desaromatização oxidativa, leva a uma cascata de reações alternativas subsequentes, resultando em milhões de moléculas diversas. Anteriormente, os cientistas acreditavam que o caminho para a matéria orgânica dissolvida envolvia um processo lento com muitas reações sequenciais. No entanto, este estudo sugere que a transformação ocorre de forma relativamente rápida.

“A chave por trás das descobertas foi o uso não convencional de uma técnica analítica chamada ressonância magnética nuclear (NMR), de forma a permitir estudos do interior profundo de grandes moléculas orgânicas dissolvidas – mapeando e quantificando assim o ambiente químico em torno dos átomos de carbono”, explicou o Dr. Alex Enrich Prast, professor do Instituto do Mar do Campus Baixada Santista da Unifesp (IMar/Unifesp) e coautor do estudo.

O conceito de desaromatização oxidativa tem sido estudado e extensivamente aplicado na síntese farmacêutica, mas a sua ocorrência natural permaneceu inexplorada. Este processo altera a estrutura tridimensional de alguns componentes da biomolécula, que por sua vez pode ativar uma cascata de reações seguintes, dando origem a compostos inteiramente novos. Tudo isso deixa vestígios de como a rede de átomos de carbono está ligada entre si e a outros tipos de átomos.

“A compreensão deste processo esclarece por que uma fração tão grande das biomoléculas, que em muitos casos deveriam ser facilmente degradadas, é rapidamente transformada e torna-se resistente à degradação. Deveríamos ficar satisfeitos com a desaromatização oxidativa, porque aumenta o armazenamento de carbono, ou seja, os sumidouros de carbono na Terra”, afirmou o Dr. David Bastviken, professor de Mudanças Ambientais da Universidade de Linköping.

Os pesquisadores examinaram matéria orgânica dissolvida de quatro afluentes do rio Amazonas e de dois lagos boreais na Suécia. Notavelmente, independentemente do clima, a estrutura fundamental da matéria orgânica dissolvida, revelada pela RMN, permaneceu consistente.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Federal de São Paulo.

Fonte: Ligia Gabrielli, Unifesp.