Artigo Científico Interdisciplinar é Aceito para Publicação em Revista Internacional
Um artigo interdisciplinar intitulado “Ribonucleic acid genome mutations induced by the Casimir effect” foi aceito para publicação na revista holandesa BioSystems, classificado como Qualis A2. Os autores Prof. Celio R. Muniz (FECLI-UECE), Prof. Ícaro R. Lavor (IFMA) e Bruno P. Nogueira (recém-egresso do curso de Licenciatura em Física da FECLI-UECE) investigaram o efeito Casimir na molécula do RNA de um vírus, particularizando o estudo para o coronavírus da síndrome respiratória aguda grave 2 (SARS-CoV-2). O artigo discute a possibilidade de dano ou mutação no genoma do vírus devido à presença de flutuações do vácuo quântico no interior e ao redor da fita helicoidal simples de RNA, que por possuir dimensões nanométricas pode ser bastante susceptível a tais efeitos. Vale ressaltar que esse é o quarto artigo internacional publicado com aluno(a) de graduação do curso de Física da FECLI-UECE.
Os autores começam calculando a energia de Casimir não térmica associada à geometria helicoidal do RNA, levando em consideração as condições de contorno que restringem as oscilações do ponto zero de um campo escalar sem massa para a cavidade cilíndrica que contém um passo de hélice da referida molécula. Eles estendem então o resultado obtido para o campo eletromagnético e calculam a probabilidade de ocorrer danos ou mutações no RNA usando a distribuição exponencial inversa normalizada, que suprime energias muito baixas e considera energias de corte – ou de referência – correspondentes aos raios UV-A e UV-C, conhecidos por causar mutações. A taxa de mutação a que chegaram é da ordem de uma em um bilhão, cerca de um milésimo da taxa de mutações espontâneas observadas para o SARS-CoV-2.
Os autores calculam também uma taxa de mutação máxima para um determinado raio interno de fita de RNA, levantando a hipótese de que as dimensões geométricas desse tipo de molécula (e também do DNA) foram sendo ajustadas ao longo da evolução biológica, minimizando os efeitos mutagênicos causados pelas flutuações quânticas do vácuo, a maior parte dos quais são deletérios. Eles calculam ademais uma frequência característica de oscilação longitudinal para o valor de passo da hélice correspondente ao mínimo local da energia de Casimir, encontrando frequências na faixa de micro-ondas. Finalmente, eles consideram as flutuações térmicas de natureza clássica e quântica e mostram que a probabilidade correspondente de mutação é completamente negligenciável para esse vírus.
Os autores concluem assim que apenas a topologia não trivial e os atributos geométricos da molécula de RNA contribuem para as possíveis mutações causadas pelas flutuações do vácuo quântico no genoma viral. Este estudo pode fornecer informações úteis sobre a dinâmica dos genomas virais e pode ajudar a entender melhor como os vírus evoluem e se adaptam a diferentes ambientes. O próximo passo da pesquisa é levar em conta a presença de água (um dielétrico) e analisar como esses efeitos quânticos são afetados, e por conseguinte, as mutações genéticas correspondentes.
