O surgimento da vida é um evento raro ou algo inevitável?

Por que a vida existe? Hipóteses populares creditam o feito a uma sopa primordial, um relâmpago e um golpe colossal de sorte. Mas se uma nova teoria provocativa estiver correta, a sorte pode ter pouco a ver com isso. Em vez disso, de acordo com o físico que propõe a ideia, a origem e evolução subsequente da vida segue as leis fundamentais da natureza e “deveria ser tão pouco surpreendente como rochas rolando ladeira abaixo”.

Do ponto de vista da física, há uma diferença essencial entre os seres vivos e aglomerados de átomos de carbono inanimados: os primeiros tendem a ser muito melhores em captar a energia do seu ambiente e dissipar essa energia na forma de calor. Jeremy England, um professor assistente no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (EUA), de 31 anos, derivou uma fórmula matemática que ele acredita que explica essa capacidade.

A fórmula, com base na física estabelecida, indica que, quando um grupo de átomos é impulsionado por uma fonte externa de energia (como o sol ou um combustível químico) e rodeado por um banho de calor (como o oceano ou atmosfera) muitas vezes, aos poucos, ele se reestrutura a fim de dissipar cada vez mais energia. Isto poderia significar que, sob certas condições, a matéria inexoravelmente adquire o atributo físico chave associado com a vida.

“Você começa com um grupo aleatório de átomos, e se você brilhar uma luz sobre ele por muito tempo, não deve ser tão surpreendente que você obtenha uma planta”, disparou England em entrevista à revista “Quanta”.

A teoria da England pretende fundamentar, ao invés de substituir, a teoria da evolução de Darwin pela seleção natural, que fornece uma descrição poderosa da vida ao nível dos genes e populações. “Eu certamente não estou dizendo que as ideias darwinistas estão erradas”, explicou. “Pelo contrário, estou apenas dizendo que do ponto de vista da física, você pode chamar a evolução darwiniana de um caso especial em um fenômeno mais geral”.

Sua ideia, detalhada em um artigo recente e em uma palestra que ele está dando em universidades ao redor do mundo, gerou polêmica entre seus colegas.

England deu “um passo muito corajoso e muito importante”, disse Alexander Grosberg, professor de física na Universidade de Nova York (EUA), que tem acompanhado o trabalho do cientista desde seus estágios iniciais. A “grande esperança” é que ele tenha identificado o princípio físico subjacente dirigindo a origem e evolução da vida, relata Grosberg.

“Jeremy é o mais brilhante jovem cientista com quem eu já me deparei”, elogiou Attila Szabo, um biofísico no Laboratório de Química Física do Instituto Nacional de Saúde (EUA), que se correspondeu com England sobre sua teoria após conhecê-lo em uma conferência. “Fiquei impressionado com a originalidade das ideias”.

Outros, como Eugene Shakhnovich, um professor de química, biologia química e biofísica da Universidade de Harvard (EUA), não estão convencidos. “As ideias de Jeremy são interessantes e potencialmente promissoras, contudo neste momento são extremamente especulativas, especialmente quando aplicadas a fenômenos da vida”, pondera Shakhnovich.

Os resultados teóricos de England são considerados válidos de forma geral. É a sua interpretação – que sua fórmula representa a força motriz por trás de uma classe de fenômenos na natureza que inclui a vida – que ainda não foi provada. Mas já há ideias sobre como testar essa interpretação no laboratório.

“Ele está tentando algo radicalmente diferente”, explica Mara Prentiss, professora de física na Universidade de Harvard que está contemplando tal experimento depois de aprender sobre o trabalho de England. “Eu acho que ele tem uma ideia fabulosa. Certo ou errado, a investigação vai valer muito a pena”.

No coração da ideia de England está a segunda lei da termodinâmica, também conhecida como a lei da entropia crescente ou “flecha do tempo”. As coisas quentes esfriam, o gás se difunde através do ar, ovos são mexidos, mas nunca espontaneamente se separam. Em suma, a energia tende a se dispersar ou espalhar-se com o tempo. Entropia é uma medida desta tendência, quantificando o quão dispersa a energia está entre as partículas num sistema, e o quanto as partículas estão difusas no espaço. Ela aumenta como uma simples questão de probabilidade: há mais maneiras da energia ser espalhada do que ser concentrada.

Assim, à medida que partículas em um sistema se movimentam e interagem, elas vão, por puro acaso, tender a adotar configurações em que a energia se espalha para fora. Eventualmente, o sistema chega a um estado de entropia máxima chamado “equilíbrio termodinâmico”, no qual a energia é distribuída de maneira uniforme. Uma xícara de café e a sala no qual está localizada ficam com a mesma temperatura, por exemplo. Enquanto o copo e o quarto são deixados em paz, este processo é irreversível. O café nunca aquece espontaneamente de novo porque as probabilidades são esmagadoramente empilhadas contra a possibilidade da energia do quarto concentrar aleatoriamente em seus átomos.

Embora a entropia deva aumentar ao longo do tempo em um sistema isolado, ou “fechado”, um sistema “aberto” pode se manter baixa – ou seja, a energia divide de forma desigual entre os seus átomos -, aumentando grandemente a entropia de seus arredores. Em sua influente monografia de 1944, “O que é vida?”, o eminente físico quântico Erwin Schrödinger argumentou que isso é o que os seres vivos devem fazer. Uma planta, por exemplo, absorve luz solar extremamente enérgica, a utiliza para construir os açúcares, e ejeta a luz infravermelha, uma forma muito menos concentrada de energia. A entropia total do universo aumenta durante a fotossíntese à medida que a luz solar se dissipa, assim como a planta previne-se da decomposição através da manutenção de uma estrutura interna ordenada.

A vida não viola a segunda lei da termodinâmica, porém até recentemente os físicos não tinham sido capazes de usar termodinâmica para explicar por que ela deve surgir, em primeiro lugar. Nos dias de Schrödinger, eles poderiam resolver as equações da termodinâmica somente para sistemas fechados em equilíbrio. Na década de 1960, o físico belga Ilya Prigogine fez progressos ao prever o comportamento de sistemas abertos fracamente impulsionados por fontes de energia externas (pelo qual ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1977). Mas o comportamento de sistemas que estão longe do equilíbrio, os quais estão ligados ao meio ambiente exterior e fortemente impulsionados por outras fontes de energia, não poderia ser previsto.

Esta situação mudou na década de 1990, devido, principalmente, ao trabalho de Chris Jarzynski, agora na Universidade de Maryland (EUA), e Gavin Crooks, agora no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (EUA). Jarzynski e Crooks mostraram que a entropia produzida por um processo termodinâmico, tais como o arrefecimento de uma xícara de café, corresponde a uma razão simples: a probabilidade dos átomos de sofrer o processo dividido pela sua probabilidade de sofrer o processo inverso (isto é, interagindo espontaneamente, de tal maneira que o café aquece). Com o aumento de produção de entropia, o mesmo acontece com esta relação: o comportamento de um sistema torna-se mais e mais “irreversível”. A fórmula simples, ainda que rigorosa poderia, em princípio, ser aplicada a qualquer processo termodinâmico, não importa o quão rápido ou longe do equilíbrio. “Nossa compreensão da mecânica estatística longe do equilíbrio melhorou muito”, conta Grosberg.

England, que é formado em bioquímica e física, começou seu próprio laboratório no MIT há dois anos e decidiu aplicar o novo conhecimento da física estatística para a biologia.

Usando formulação de Jarzynski e Crooks, ele derivou uma generalização da segunda lei da termodinâmica, que vale para sistemas de partículas com certas características: os sistemas são fortemente impulsionados por uma fonte de energia externa, como uma onda eletromagnética, e podem despejar calor em um banho circundante. Esta classe de sistemas inclui todas as coisas vivas. England, então, determinou como esses sistemas tendem a evoluir ao longo do tempo à medida que aumentam a sua irreversibilidade. “Podemos mostrar de forma muito simples a partir da fórmula que os resultados evolutivos mais provavelmente vão ser os que absorveram e dissiparam mais energia a partir de unidades externas do ambiente no caminho para chegar lá”, disse ele. A descoberta faz um sentido intuitivo: partículas tendem a dissipar mais energia quando ressoam com uma força motriz, ou movem-se na direção em que estão sendo empurradas, e são mais propensas a se mover nessa direção do que qualquer outra em qualquer momento.

“Isso significa que aglomerados de átomos cercados por um banho em alguma temperatura, como a atmosfera ou o oceano, devem tender ao longo do tempo a organizarem-se para ressoar cada vez melhor com as fontes de trabalho mecânico, eletromagnético ou químico em seus ambientes”, explicou England.

A autorreplicação (ou reprodução, em termos biológicos), o processo que leva à evolução da vida na Terra, é um tal mecanismo pelo qual um sistema pode dissipar uma quantidade crescente de energia ao longo do tempo. Como England colocou, “uma ótima maneira de dissipar mais é fazer mais cópias de si mesmo”.

Em um artigo de setembro no periódico “Journal of Chemical Physics”, ele informou o valor mínimo teórico de dissipação que pode ocorrer durante a autorreplicação das moléculas de RNA e células bacterianas, e mostrou que está muito próximo dos valores reais que estes sistemas dissipam ao replicar. Também mostrou que o RNA, o ácido nucleico que muitos cientistas acreditam que serviu como o precursor para a vida baseada em DNA, é um material de construção particularmente barato. Uma vez que o RNA surgiu, ele argumenta, a sua “tomada darwiniana” não foi, talvez, surpreendente.

A química da sopa primordial, mutações aleatórias, geografia, eventos catastróficos e inúmeros outros fatores contribuíram para os detalhes da diversidade de flora e fauna da Terra. Entretanto, de acordo com a teoria de England, o princípio subjacente à condução de todo o processo é a adaptação orientada à dissipação da matéria.

Este princípio se aplica à matéria inanimada também. “É muito tentador especular sobre que fenômenos da natureza podemos agora abrigar sob esta grande tenda de organização adaptativa movida pela dissipação”, confessou England. “Muitos exemplos poderiam apenas estar bem debaixo do nosso nariz, mas porque não temos olhado para eles, não os notamos”.

Os cientistas já observaram a autorreplicação em sistemas não vivos. Segundo a nova pesquisa liderada por Philip Marcus, da Universidade da Califórnia em Berkeley (EUA), e relatada na revista “Physical Review Letters” em agosto passado, vórtices em fluidos turbulentos replicam-se espontaneamente sugando a energia de cisalhamento do fluido circundante. E em um artigo publicado online na semana passada no portal “Proceedings of the National Academy of Sciences”, Michael Brenner, professor de matemática e física aplicada na Universidade de Harvard, e seus colaboradores apresentaram modelos teóricos e simulações de microestruturas que se autorreplicam. Estes aglomerados de microesferas especialmente revestidas dissipam energia ao forçar esferas próximas a formar agrupamentos idênticos. “Isto se conecta muito com o que Jeremy está dizendo”, afirma Brenner.

Além da autorreplicação, maiores organizações estruturais são outro meio pelo qual os sistemas fortemente impulsionados incrementam sua capacidade de dissipar energia. A planta, por exemplo, é muito melhor na captura e roteamento de energia solar através de si mesma do que uma pilha de átomos de carbono não estruturados. Assim, England argumenta que, sob certas condições, a matéria irá espontaneamente se auto-organizar. Esta tendência pode explicar a ordem interna dos seres vivos e de muitas estruturas inanimadas também. “Flocos de neve, dunas de areia e vórtices turbulentos todos têm em comum o fato de serem estruturas surpreendentemente padronizadas que surgem em sistemas de muitas partículas impulsionados por algum processo de dissipação”, especula. Condensação, vento e uma draga viscosa são os processos relevantes nestes casos particulares.

“Ele está me fazendo pensar que a distinção entre vida e matéria inanimada não é nítida”, revelou Carl Franck, um físico biológico na Universidade de Cornell (EUA). “Estou particularmente impressionado com esta noção quando se considera sistemas tão pequenos como circuitos químicos envolvendo algumas biomoléculas”.

A ideia ousada da England provavelmente enfrentará um exame minucioso nos próximos anos. Ele está atualmente executando simulações de computador para testar sua teoria de que os sistemas de partículas adaptam as suas estruturas para se tornarem melhores na dissipação de energia. O próximo passo será a realização de experimentos em sistemas vivos.

Prentiss, que dirige um laboratório de biofísica experimental na Universidade de Harvard, diz que a teoria de England poderia ser testada comparando células com mutações diferentes e procurando uma correlação entre a quantidade de energia que as células dissipam e as suas taxas de replicação. “É preciso ter cuidado, porque qualquer mutação poderia fazer muitas coisas”, reflete a pesquisadora. “Contudo, se alguém fizesse muitos desses experimentos em sistemas diferentes e se [a dissipação e sucesso de replicação] forem de fato correlacionados, isto sugeriria que este é o princípio de organização correto”.

Brenner disse que espera ligar a teoria de England às suas próprias construções de microesferas e determinar se a teoria prediz corretamente que os processos de autorreplicação e automontagem podem ocorrer – “uma questão fundamental na ciência”, opina.

Ter um princípio fundamental da vida e da evolução daria aos pesquisadores uma perspetiva mais ampla sobre o surgimento da estrutura e funções nos seres vivos. “A seleção natural não explica certas características”, especificou Ard Louis, um biofísico da Universidade de Oxford (Reino Unido). Estas características incluem uma mudança hereditária da expressão dos genes chamada de metilação, o aumento da complexidade na ausência de seleção natural e certas mudanças moleculares que Louis estudou recentemente.

Se a abordagem da England resistir a mais testes, poderia permitir aos cientistas pensar de modo mais geral, em termos de organização orientada pela dissipação. Eles podem descobrir, por exemplo, que “a razão pela qual um organismo mostra característica X em vez de Y pode não ser porque X é mais apto do que Y, mas porque restrições físicas tornaram mais fácil para X evoluir do que para Y”, disse Louis.

“As pessoas muitas vezes ficam presas ao pensar sobre os problemas individuais”, explica Prentiss. Queira as ideias de England venham a ser exatamente certas ou não, diz a cientista, “pensar de forma mais ampla é a forma pela qual muitas descobertas científicas são feitas”. 

Fonte: https://www.simonsfoundation.org/quanta/

Tumba de “dinastia perdida” é encontrada com faraó de 3.650 anos no Egito

Nos séculos que antecederam o Novo Reino do Egito, que ascendeu em 1500 aC, muitos governos da região guerrearam entre si. Agora, os arqueólogos descobriram evidências de um desses reinos perdidos, incluindo o túmulo de um de seus líderes.

O faraó Senebkay, que teria vivido há cerca de 3.650 anos, governou um reino que existia séculos antes de o Egito se tornar o poderoso império que nós associamos com o reinado dos faraós lendários como Ramsés, o Grande. Sua dinastia teria lutado contra outras facções para controlar as vastas regiões férteis que margeavam o Rio Nilo e o Mar Vermelho.

Nestes hieróglifos, vemos a frase “Filho de Rá, Senebkay”.

Um arqueólogo da Universidade de Pensilvânia (EUA), Josef Wegner, estava escavando o túmulo nas proximidades de outro rei, Sobekhotep, quando tropeçou no túmulo de Senebkay. “Descobrimos um rei desconhecido e mais uma dinastia perdida. Parece provável que todos os 16 reis estejam enterrados ali. Temos agora o túmulo para o primeiro ou segundo rei da dinastia. Deve haver uma série de outros”, contou à NBC News.

“Ladrões de túmulos haviam saqueado o lugar, mas ainda havia a prescrição de Sobekhotep na madeira. O fato de que eles estavam reutilizando madeira sugere que Senebkay havia morrido relativamente pouco depois de Sobekhotep”, afirmou, acrescentando que tal fato seria uma evidência de que aquele era um período com pouca estabilidade e riqueza.

O explorador relatou o momento da descoberta. “[A descoberta] se desenrolou ao longo de um par de dias”, disse. “Foi um pouco como Rei Tut, em que encontramos a entrada primeiro e ela nos levou até uma câmara funerária. Em Abydos há muita areia, e tudo está profundamente enterrado. Você pode cavar, dia após dia, e então se deparar com isso. Estávamos ali, olhando estupefatos a decoração da parede colorida”.

Em alguns meses, Wegner pretende voltar ao local para encontrar ainda mais coisas inexploradas por cientistas. “Onde há túmulos do rei, também existem túmulos de rainha, e túmulos de altos funcionários da corte real. A descoberta deu um interessante olhar para um período de fragmentação e conflito político, de lutas com reinos rivais do norte e do sul”, explica. 

Fontes: http://www.nbcnews.com/science/

            http://io9.com/

Cientistas conseguem observar moléculas se transformando em memória

Pesquisadores da Universidade Yeshiva (Nova York, EUA) realizaram um feito inédito: acompanharam moléculas viajando em tempo real nos neurônios vivos de ratos para estudar como o cérebro cria memórias.

O esforço para descobrir como os neurônios criam memórias há muito tempo enfrenta um grande obstáculo: neurônios são extremamente sensíveis a qualquer tipo de interrupção. Para analisá-los profundamente sem prejudicá-los, os pesquisadores “etiquetaram” com fluorescência todas as moléculas do RNA mensageiro (mRNA) que codificam proteínas beta-actina – uma proteína estrutural essencial encontrada em grandes quantidades nos neurônios e considerada chave no processo de memorização.

“É digno de nota que fomos capazes de desenvolver este rato sem ter que usar um gene artificial ou outras intervenções que poderiam ter interrompido seus neurônios e questionado nossos resultados”, disse Robert Singer, autor sênior do estudo e professor e copresidente do departamento de anatomia e biologia estrutural do Colégio de Medicina Albert Einstein da Universidade Yeshiva. Os animais permaneceram saudáveis e capazes de se reproduzir.

Na pesquisa descrita em dois artigos publicados na revista Science, os pesquisadores estimularam neurônios do hipocampo de ratos, onde as memórias são feitas e armazenadas, e depois assistiram moléculas fluorescentes se formarem nos núcleos de neurônios e viajarem dentro dos dendritos, ramificações dos neurônios.

Eles descobriram que o mRNA em neurônios é regulado por meio de um processo descrito como “mascaramento” e “desmascaramento”, que permite que a proteína beta-actina seja sintetizada em horários, quantidades e locais específicos.

Os neurônios se unem nas sinapses, onde “espinhas dendríticas” agarraram umas às outras, assim como os dedos de uma mão podem se entrelaçar com os da outra. Evidências indicam que a estimulação neural repetida aumenta a resistência dessas ligações sinápticas, alterando a forma destes “dedos”.

A proteína beta-actina parece fortalecer essas conexões sinápticas, alterando a forma das espinhas dendríticas. Os cientistas pensam que as memórias são codificadas quando conexões sinápticas estáveis de longa duração entre os neurônios entram em contato umas com as outras.

O estudo

O primeiro artigo descreve o trabalho de Hye Yoon Park, estudante de pós-doutorado no laboratório do Dr. Singer que passou três anos desenvolvendo os mRNA fluorescentes.

Ela estimulou neurônios do hipocampo de ratos e observou moléculas recém-formadas dentro de 10 a 15 minutos, indicando que a estimulação do nervo tinha causado transcrição rápida do gene da beta-actina. Outras observações sugeriram que estas moléculas continuamente montavam-se e desmontavam-se em partículas grandes e pequenas, respectivamente.

Estas partículas de mRNA foram vistas viajando para seus destinos em dendritos onde a proteína beta-actina seria sintetizada.

No segundo artigo, a estudante do mesmo laboratório Adina Buxbaum mostrou que os neurônios podem ser únicos na sua maneira de controlar a síntese da proteína beta-actina.

Os neurônios precisam controlar seu mRNA para que ele crie proteína beta-actina apenas em certas regiões na base das espinhas dendríticas. A pesquisa de Buxbaum revelou o mecanismo pelo qual os neurônios lidam com este desafio.

Ela descobriu que, logo que moléculas de mRNA de beta-actina se formam no núcleo de neurônios do hipocampo e viajam para o citoplasma, os mRNAs são embalados em grânulos e assim tornam-se inacessíveis para a produção de proteína. A estudante então percebeu que estimular o neurônio fez com que esses grânulos desmoronassem, e moléculas de mRNA ficassem “desmascaradas” e disponíveis para a síntese de proteína beta-actina.

Mas essa observação levantou uma questão: como é que os neurônios evitam que mRNAs recém-liberados façam mais proteína beta-actina do que é desejável?

A disponibilidade de mRNA em neurônios é um fenômeno transitório. Após as moléculas de mRNA produzirem proteína por alguns minutos, elas se “reembalam” e voltar a ser “mascaradas”.

Estes resultados sugerem que os neurônios têm desenvolvido uma estratégia engenhosa para controlar como as proteínas de memória fazem o seu trabalho.

“Esta observação de que os neurônios ativam seletivamente a síntese de proteínas e, em seguida, a desligam se encaixa perfeitamente com a forma como pensamos que as memórias são feitas”, disse Singer. “A estimulação frequente do neurônio torna o mRNA disponível em explosões controladas, fazendo com que a proteína beta-actina se acumule precisamente onde é necessária para fortalecer a sinapse”. 

Fonte: http://medicalxpress.com/news/

Primeiro raio de anti-matéria é criado, não é uma arma de vilão do James Bond

Criar raio de anti-matéria soa como algo que só um cientista louco faria, porém, não há nenhuma maluquice no feixe de átomos de anti-hidrogênio que os cientistas geraram pela primeira vez no centro de pesquisa CERN (Organização Européia de Pesquisas Nucleares), na Europa.

Os pesquisadores por trás da realização técnica revelaram na última terça-feira, dia 21, na revista “Nature Communications”, que o feixe poderia ajudá-los a entender mistérios profundos como por que vemos muito mais matéria do que antimatéria no universo, e Por que existe um universo.

O primeiro raio de anti-matéria

Teoricamente, quantidades iguais de matéria e antimatéria deveriam ter sido criadas no Big Bang que deu origem ao cosmos como o conhecemos. Mas, como qualquer fã de “Jornada nas Estrelas” sabe, a matéria e a antimatéria se aniquilam mutuamente em um flash de energia quando interagem. Assim, os físicos suspeitam que deve ter havido alguma diferença sutil que permitiu que a matéria dominasse o universo.

Experimentos anteriores de colisão de partículas forneceram um punhado de pistas sobre essa diferença, entretanto, os físicos realmente gostariam de resolver o mistério estudando anti-átomos reais. O problema é que é difícil manter os átomos em existência tempo suficiente para fazer boas medições em escala.

Na verdade, as aplicações de antimatéria estão ao nosso redor há um longo tempo. Hospitais rotineiramente fazem uso de antielétrons, ou pósitrons, para tirar fotos internas do nosso corpo com PET (sigla em inglês para tomografia por emissão de pósitrons). E os pesquisadores estão querendo usar feixes de antiprótons para tratar o câncer.

Mas foi só nos últimos três anos ou mais que os físicos foram capazes de combinar antiprótons e pósitrons em átomos inteiros de anti-hidrogênio e mantê-los dentro de uma câmara à vácuo magnética especialmente projetada nas instalações do Desacelerador Antipróton do CERN, na fronteira suíço-francesa. Mesmo assim, é difícil analisar esse anti-hidrogênio, porque o campo magnético que encurrala os anti-átomos também interfere com as medições.

Em 2012, cientistas da colaboração ALPHA, do CERN, anunciaram que finalmente conseguiram fazer as primeiras medições espectroscópicas de anti-átomos dentro de sua câmara à vácuo. Agora, os cientistas de uma colaboração diferente, conhecida como ASACUSA, dizem que seu aparelho criou um feixe de átomos de anti-hidrogênio que pode ser medido com mais precisão fora da câmara magnética onde foram criados. Pelo menos 80 dos anti-átomos foram detectados, 2,7 metros abaixo da região de produção.

O aparelho da ASACUSA faz uso de dispositivos com nomes que aqueceriam o coração de um cientista louco: uma bobina de supercondutores anti-Helmholtz, eletrodos de múltiplos anéis, uma cavidade de micro-ondas e um seletor rotativo de feixe de focagem. O resultado é que os anti-átomos energéticos podem ser guiados para uma região com um campo magnético fraco.

“Como os átomos de anti-hidrogênio não têm carga, foi um grande desafio transportá-los de sua câmara”, explicou o líder da equipe ASACUSA, Yasunori Yamazaki, pesquisador do centro japonês RIKEN, em um comunicado à imprensa do CERN. “Nossos resultados são muito promissores para estudos de alta precisão de átomos de anti-hidrogênio, em particular da estrutura hiperfina, uma das duas propriedades espectroscópicas mais conhecidas do hidrogênio. Sua medida no anti-hidrogênio permitirá o teste mais sensível de simetria matéria-antimatéria”.

Yamazaki disse que sua equipe vai retomar as experiências nos próximos meses com uma configuração que deve produzir feixes de alta energia para estudo.

Fontes: http://home.web.cern.ch/

            http://www.nbcnews.com/science/

Teoria Orch OR: descoberta de vibrações quânticas cerebrais apoia teoria controversa sobre a consciência

Uma das hipóteses para explicar a consciência mais controversas surgidas nos últimos 20 anos foi criada pelo físico-matemático Sir Roger Penrose. Segundo ela, a consciência seria o resultado de fenômenos quânticos acontecendo ao nível dos neurônios.

A Teoria Orch OR

Esta hipótese ou teoria tem sido muito criticada. Um dos problemas alegados seria que o cérebro é um ambiente muito úmido, quente e ruidoso para que fenômenos como coerência quântica se manifestem. No entanto, já foram demonstrados fenômenos quânticos na orientação das aves, na fotossíntese, e no nosso sentido olfatório.

Em uma revisão de 20 anos da teoria “Orch OR” (Orchestrated Objective Reduction, ou Redução Objetiva Orquestrada), os autores Stuart Hameroff e Sir Roger Penrose afirmam que, das 20 previsões testáveis da teoria, 6 foram confirmadas, e nenhuma foi refutada.

A mais recente confirmação, segundo os autores, foi a descoberta de vibrações quânticas em microtúbulos dentro dos neurônios. A descoberta, realizada por um grupo de pesquisadores liderados por Anirban Bandyopadhyay, do Instituto Nacional de Ciências Materiais em Tsukuba, Japão (e atualmente trabalhando no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, nos EUA) sugere que os ritmos observados em eletroencefalogramas (EEGs) derivam de vibrações em microtubos.

Outro trabalho, feito pelo laboratório de Roderick G. Eckenhoff, na Universidade da Pensilvânia (EUA), sugere que a anestesia, que desliga de forma seletiva a consciência, ao mesmo tempo que mantém as atividades não conscientes do cérebro, também atua via microtúbulos nos neurônios cerebrais.

Os microtúbulos, vibrando na frequência de megahertz, acabam gerando padrões de interferência, ou “batimentos” em frequências menores, batimentos estes que aparecem nos EEGs. Em testes clínicos, o cérebro foi estimulado com ultrassom transcraniano, e foram relatadas melhoras de humor, que talvez venham a ser úteis no tratamento de Alzheimer e danos cerebrais no futuro.

Os autores Hameroff e Penrose afirmam que, depois de 20 anos de críticas céticas, “a evidência agora claramente apoia a Orch OR”. Eles acreditam que tratar as vibrações dos microtúbulos cerebrais poderá trazer benefícios a várias funções mentais, neurológicas e cognitivas.

Fonte: http://www.sciencedaily.com/

Hubble tira a mais profunda fotografia já feita de grupo de galáxias

O telescópio espacial Hubble tirou a fotografia mais profunda de um grupo de galáxias já registrada. Trata-se do aglomerado de galáxias Abell 2744, conhecido como Pandora, que você observa na imagem acima. O apelido Pandora surgiu em decorrência da estranha e violenta história de formação desse aglomerado de galáxias, com muitos fenômenos novos para os astrônomos.

A imensa gravidade de Pandora atua como uma lente que deforma, ilumina e amplia objetos mais distantes. Em decorrência desse efeito, as galáxias parecem muito mais brilhantes do que realmente são.

A fotografia de longa exposição revela quase 3 mil dessas galáxias ao fundo, entrelaçadas com centenas de outras galáxias que aparecem em primeiro plano.

Os arcos azuis na imagem são as galáxias mais distantes, que surgiram cerca de 12 bilhões de anos atrás – relativamente pouco tempo depois do Big Bang.

Essa fotografia é a primeira de uma série de imagens superprofundas do universo registradas pelo Hubble. A imagem foi revelada pela Nasa no 223º encontro da American Astronomical Society (em tradução livre, Sociedade de Astronomia Americana), em Washington, nos EUA.

Fonte: http://www.bbc.co.uk/

A mulher que desaprendeu a ler, mas continua escrevendo

A medicina já está familiarizada com um distúrbio neurológico chamado alexia, em que o paciente perde a habilidade da leitura e escrita após um dano cerebral, embora continue falando. Mas uma professora de jardim de infância de Massachussets, nos EUA, foi exemplo de um caso raro. Ela perdeu apenas a capacidade de ler, do dia para a noite, e todas as suas outras funções linguísticas do cérebro – inclusive escrever! – permaneceram intactas.

A professora, identificada apenas pelas iniciais MP, viveu um drama desesperador. Em uma bela manhã, com as crianças na escola, ela foi fazer a chamada e não conseguia ler o nome dos aluninhos. Intrigada, passou os olhos pelos seus planos de aula, e nada; um monte de símbolos incompreensíveis no papel. O martírio atingiu seu pico na hora de decorar a sala para o dia das bruxas: entre abóboras e vassouras, ela sequer foi capaz de soletrar “Halloween” na parede.

MP, conforme os médicos descobririam, sofreu um derrame cerebral. O distúrbio neurológico foi batizado pelo que os médicos chamam de “alexia sem agrafia”, já que a destreza na escrita é conservada. A zona responsável pela linguagem, no hemisfério esquerdo do cérebro, perdeu conexão com o córtex visual, o que impediu a leitura, mas todas as outras ligações entre a zona da linguagem e o mundo exterior foram conservadas.

Os doutores também descreveram que a paciente ainda é capaz de ler, de certa maneira. Embora não reconheça os caracteres, ela manteve uma espécie de “ligação emocional” com o texto: quando passou os olhos pela palavra “sobremesa”, ela teve uma resposta entusiasmada, afirmando que gostava daquilo (mas não sabia o que era), e quando viu a palavra “aspargo”, a reação foi negativa dizendo que algo naquela palavra a deixou chateada. Testes diferentes mostraram resultados semelhantes. É como se uma parte oculta da mente da professora ainda saiba o que está escrito quando vê uma palavra.

Além disso, MP desenvolveu uma técnica alternativa para conseguir continuar a ler. Diante de uma palavra escrita, ela tapa todas as letras com a mão e deixa apenas a primeira à mostra. Como ainda sabe escrever, passa o lápis por cima da letra desconhecida escrevendo cada letra do alfabeto, desde o “a”, até que o traçado dela “encaixe” com a letra em questão. Dá trabalho, mas é possível. Nada como uma crise para aguçar a criatividade.

Fonte: http://www.popsci.com/

Seu sabonete bactericida está criando superbactérias

De acordo com pesquisa do Instituto Cary de Estudos de Ecossistemas, da Universidade de Loyola e do Centro de Tecnologia Sustentável de Illinois, todos nos EUA, triclosan, um antibacteriano sintético amplamente utilizado em produtos de higiene pessoal, está alimentando o desenvolvimento de bactérias resistentes em córregos e rios.

Inventado por cirurgiões em 1960, triclosan retarda ou impede o crescimento de bactérias, fungos e bolor. Atualmente, cerca de metade dos sabonetes líquidos e detergentes contêm o produto químico, bem como cremes dentais, desodorantes e cosméticos.

Triclosan entra em córregos e rios através de águas residuais de infraestrutura de esgoto que vaza e transborda. Segundo Emma Rosi-Marshall, uma das autoras do estudo, “a resistência bacteriana causada pelo triclosan tem consequências ambientais reais. Não só atrapalha a vida aquática, alterando comunidades bacterianas nativas, mas está ligada ao surgimento de bactérias resistentes que podem diminuir a utilidade de antibióticos importantes”.

Os cientistas exploraram como as bactérias que vivem em córregos e rios do país respondiam a triclosan em ambientes naturais e controlados. Os estudos de campo foram realizados em três locais na região metropolitana de Chicago.

A urbanização foi correlacionada com um aumento nas concentrações de triclosan em sedimentos e na proporção de bactérias resistentes ao triclosan. As regiões de esgotos combinados tiveram os níveis mais altos de poluição e bactérias resistentes.

Esgotos combinados levam esgotos domésticos, efluentes industriais e águas pluviais para uma estação de tratamento regional usando um único tubo. Transbordamentos ocorrem quando a capacidade de um tubo é excedida, normalmente devido a escoamento excessivo de alta pluviosidade ou degelo. O resultado é que esgoto não tratado flui diretamente para os rios e córregos.

A equipe de pesquisa descobriu que esse esgoto não tratado é uma importante fonte de poluição de triclosan em Chicago. Experimentos artificiais realizados na Universidade de Loyola confirmaram as descobertas de campo que a exposição ao triclosan desencadeia um aumento nas bactérias resistentes a substância. Vale lembrar que o Brasil deve sofrer com o mesmo problema, já que também possuímos sistemas de esgoto combinado.

Além desse problema óbvio, os pesquisadores também descobriram uma diminuição na diversidade de bactérias bentônicas e uma mudança na composição da comunidade bacteriana dos rios. O mais notável foi um aumento de 6 vezes em cianobactérias e uma dramática mortandade de algas.

Segundo Rosi-Marshall, essas mudanças podem afetar drasticamente a vida aquática. “As cianobactérias são menos nutritivas do que algas e podem produzir toxinas. Nos córregos e rios poluídos com triclosan, as mudanças nas comunidades microbianas podem afetar negativamente a função ecológica e as comunidades de animais”.

Fonte: http://www.sciencedaily.com/

“Guerra de espermas” pode gerar novas espécies

A imagem acima mostra o esperma de duas espécies de moscas relacionadas dentro de um aparelho reprodutor. Os espermas estão “competindo” em uma luta evolutiva que, conforme os cientistas concluíram, muitas vezes leva à criação de espécies inteiramente novas.

A competição sexual no reino animal é forte, não importa se você é um mamífero, um pássaro ou um inseto. Boa parte desta competição vem antes do acasalamento, fenômeno que é chamado de seleção pré-copulatória. Os machos de muitas espécies brigam entre si para ganhar o privilégio de acasalamento. Outros evoluíram elaboradas demonstrações físicas, como o pavão, ou chamadas de acasalamento persuasivas, para alcançar seu objetivo.

Mas há um outro tipo de competição, a seleção pós-copulatória, que acontece depois do acasalamento. Quando uma fêmea tem múltiplos parceiros, seu trato reprodutivo torna-se um campo de batalha. Com o tempo, isso pode resultar em heteromorfismo de esperma – a produção simultânea de vários tipos de esperma por um único macho. Estes espermatozoides podem diferir na forma, tamanho e até mesmo complemento cromossômico. Alguns nem sequer são capazes de fertilização, e só existem para perturbar o esperma dos machos concorrentes.

Nesse tipo de competição, as fêmeas de algumas espécies participam praticando um fenômeno que os cientistas chamam de “escolha críptica do sexo feminino”. Algumas fêmeas podem armazenar o esperma de vários machos diferentes, manipulando a paternidade e escolhendo qual esperma irá fertilizar seus óvulos. Consequentemente, as fêmeas de algumas espécies, principalmente de insetos, aves, répteis, gastrópodes e aracnídeos, podem acasalar várias vezes e alocar esse esperma de acordo com gatilhos fisiológicos autônomos, como fenótipo paterno ou outras características. Basicamente, essa escolha aumenta as chances da mãe de reproduzir com o macho “mais apto”.

A seleção pós-copulatória e todas as suas estratégias reprodutivas podem levar a grandes mudanças evolutivas. De fato, é tão importante que pode dar origem a especiação – o ponto da evolução no qual um ramo de espécie se torna dois.

No entanto, até os biólogos não conseguiram observar com detalhes toda essa ação. “É difícil observar a competição entre ejaculação e discriminação feminina entre esperma, uma vez que isso ocorre dentro da fêmea e pode envolver interações bioquímicas, fisiológicas e morfológicas complexas”, explica Scott Pitnick.

Agora, Pitnick, junto com uma equipe de biólogos da Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Syracuse (EUA), descobriu uma maneira de assistir a seleção pós-copulatória: modificando geneticamente os espermatozoides de duas espécies de moscas relacionadas para que brilhem no escuro.

As duas espécies divergiram mais de 260.000 anos atrás (o que não é muito tempo em termos evolutivos), e essa divergência pode ter sido instigada por “guerras de esperma”.

Olhando a imagem acima, você pode ver dois espermatozoides diferentes. O esperma turquesa pertence aDrosophila simulans, e o vermelho-alaranjado pertence a Drosophila mauritiana.

Mesmo que a mosca fêmea tenha acasalado com esses dois machos diferentes, seu corpo invocará a escolha críptica do sexo feminino como uma forma de influenciar as probabilidades em favor de seu candidato reprodutivo ideal. Os pesquisadores poderão assistir, por exemplo, a fêmea se desfazendo de certo esperma de propósito, ejetando-o de seu aparelho reprodutor. Assim, eles poderão avaliar a previsibilidade dos resultados de acasalamento.

“Por enquanto, nosso estudo mostrou que a seleção sexual pós-copulatória pode rapidamente gerar incompatibilidades críticas entre ejaculações e tratos reprodutivos femininos que limitam o fluxo gênico entre populações isoladas ou espécies”, observou Pitnick. “Por que a promiscuidade feminina e, por extensão, a seleção sexual pós-copulatória são tão onipresentes, é provável que seja um motor generalizado de especiação”.

Fonte: http://io9.com/

Refrigerantes alteram a química do cérebro?

Uma pesquisa científica apontou que as bebidas açucaradas podem mudar profundamente o cérebro. Os pesquisadores descobriram que os refris podem levar à hiperatividade por um longo período, e alterar centenas de proteínas no cérebro.

As bebidas gaseificadas já tinham sido previamente associadas com aumento do risco de ataques cardíacos, diabetes, ganho de peso, ossos frágeis, câncer de pâncreas e próstata, fraqueza muscular e paralisia. Contudo, como se tudo isso ainda não fosse ruim o suficiente, o estudo mais recente foca nos seus efeitos sobre o cérebro, ao invés do resto do corpo.

A pesquisa, de cientistas australianos, foi realizada com ratos que foram alimentados com água adoçada. Os animais se tornaram hiperativos depois de beber a água e tecidos retirados de uma parte de seus cérebros mostraram alterações nos níveis de quase 300 proteínas diferentes.

Jane Franklin, uma pesquisadora da Universidade Macquarie, em Sydney, disse que houve um “aumento alarmante” no consumo de bebidas adoçadas na maioria das sociedades ocidentalizadas, e avisou que elas só devem ser consumidas como uma regalia. “Para muitos adultos, estas bebidas representam uma parte substancial de sua ingestão diária de calorias”, explicou.

“Nossa pesquisa sugere que o consumo a longo prazo de bebidas com açúcar no lugar da água pode causar mudanças duradouras de comportamento e uma profunda mudança na química do cérebro”, descreve, dando, ainda, uma solução para o problema que pode ser aplicada diretamente ao cotidiano de quem tem o hábito de consumir muito destas bebidas. “Se você está com sede, beba água. Refrigerantes devem ser apreciados com moderação. Eu acho que podemos dizer que beber muito refrigerante pode afetar a química do cérebro, tanto quanto afeta a sua cintura. Então pense antes de beber”.

No início deste ano, Jeremy Hunt, o Secretário de Saúde da Inglaterra, sugeriu que o país devia considerar a proibição de refrigerantes nas escolas – medida que já foi aplicada em várias cidades brasileiras.

Fonte: http://www.telegraph.co.uk/health/