Estudo revela simplicidade de estruturas cerebrais

Imagens de ressonância magnética fazem cair por terra imagem de emaranhado de conexões neurais e vão mudar estudos neurológicos

      Foto: MGH-UCLA

O cérebro é mais simples do que se pensava. Um novo estudo que usou imagens difusas de ressonância magnética revelou que as conexões do cérebro são na verdade uma estrutura ordenada. De acordo com Van Weedeen, da Universidade de Harvard caiu por terra a ideia de que a estrutura cerebral se parecia tão confusa quanto uma tigela de espaguete: as conexões entre neurônios são na verdade bem ordenadas e seguem, como padrão, três direções difusas.

Os cientistas descobriram que os caminhos de conexão do cérebro na matéria branca, um dos tecidos constiuintes do cérebro, formam uma grade tridimensional, como se fosse um tecido tramado. “Longe de ser apenas um emaranhado de fios, as conexões cerebrais se parecem mais com aqueles cabos com vários fios colados, usados em informática. Esta estrutura em grade é contínua e existente em todas as escalas e em todos os primatas, inclusive os humanos”, disse Van Wedeen.

Já era sabido que os caminhos neurais da medula espinhal e do cérebro eram organizados em três direções principais, sendo que cada deles são paralelos ou perpendiculares aos outros e refletem os padrões básicos do desenvolvimento embrionário. Porém, seguir estes padrões no cérebro de primatas, particularmente no córtex cerebral, era algo desafiador, pois cada um destes caminhos se cruzava em uma pequena área, o que fazia com que a imagem parecesse um emaranhado.

 

No estudo publicado esta semana no periódico científico Science, pesquisadores usaram uma tecnologia desenvolvida para revelar a orientação das firas que cruzam um determinado ponto da conexão. A análise matemática do cruzamento dos caminhos de quatro espécies de primatas e em humanos mostrou o design de estruturas parecidas com uma grade.

Os pesquisadores afirmam que o modelo simplificado das conexões neurais explica o motivo da evolução gradual ao longo da história humana, pois é mais fácil uma estrutura simples se adaptar. “O velho conceito do cérebro como um emaranhado com fios desconectados não faz sentido do ponto de vista evolucionário. Como a seleção natural poderia guiar cada um destes fios para uma configuração mais eficiente e vantajosa?”, disse Van Weeen.

Fonte: http://ultimosegundo.ig.com.br/ciencia/

Os mais quietos são aqueles que mudam o mundo

Em uma sociedade onde as pessoas articuladas e bem falantes são mais valorizadas, poucos reconhecem a importância dos introvertidos. Mas o poder deste grupo para promover mudanças é muito maior do que se imagina. É o que defende a escritora americana Susan Cain, autora de uma badalada obra sobre o assunto.

“Quiet: the power of the introverts” (na tradução literal, “Quieto: o poder dos introvertidos”) é um livro que fala de relações interpessoais. A autora critica algumas convenções sociais básicas, como o trabalho coletivo. Muitas escolas ou empresas estimulam o conceito de “trabalho em equipe”, que supostamente estimula a criatividade e a busca por soluções. Isso é um erro, de acordo com Susan, já que a maior parte das grandes realizações humanas foi alcançada por pessoas que agiram sozinhas.

A escritora explica que uma série de experimentos psicológicos, desde os anos 50, tem comprovado que o trabalho coletivo “mascara” aquilo que cada indivíduo realmente pensa, já que todos se preocupam em ter a opinião recebida pelo grupo. Logo, a criatividade de cada um é atrofiada, e não estimulada.

A introversão, segundo ela, é frequentemente confundida com falta de iniciativa e criatividade, mas isso é um conceito falso. Susan não defende que os trabalhos em equipe sejam abolidos. É preciso ter em mente, contudo, que nem sempre aquele que fala mais em um grupo deve ser o líder. Pessoas introvertidas podem liderar muito bem em determinadas situações.

O cenário que envolve o introvertido é determinante para dizer quem ele é. Susan conta, por exemplo, que uma pessoa introvertida chega até a salivar mais do que um extrovertido ao beber algo que estimule sensações mais fortes, como um suco de limão, porque reage à intensidade de maneira diferente.

E estas reações ao meio externo, segundo a escritora, são a chave para entender os tímidos. Isso porque os lugares que frequentamos – instituições de ensino, de trabalho e centros religiosos, por exemplo – são designados a exaltar aqueles que se destacam, que são vistos. Aqueles que gostam de passar mais tempo consigo mesmos tendem a ser relegados a um segundo plano.

Segundo a pesquisa da escritora, entre um terço e metade das pessoas podem ser consideradas introvertidas. É natural que elas tentem negar essa condição – se forçando, por exemplo, a ir a festas em que não gostariam de estar, por preferir ficar em casa fazendo algo sozinhas -, pois desde sempre foram educadas para agir de forma extrovertida.

O que Susan recomenda, dessa maneira, é que a sociedade evite valorizar os extrovertidos em todas as situações, pois nem sempre eles são os mais adequados para realizar alguma coisa. É preciso ter sensibilidade para reconhecer que tipo de contribuição ao grupo cada introvertido pode dar. É claro que o primeiro passo para isso, segundo ela, é se livrar do preconceito contra este tipo de pessoa.

Fonte: http://www.livescience.com/

Esperança ambiental: fungo amazônico que come plástico pode solucionar problemas de lixo

Se você não está convencido da importância de proteger a biodiversidade de florestas tropicais, aqui vai mais um argumento a favor: estudantes da Universidade de Yale, EUA, descobriram um fungo amazônico que pode comer os resíduos mais duráveis de nossos aterros: o poliuretano.

Durante uma expedição ao Equador, os universitários perceberam que o fungo tinha a capacidade de decompor o plástico. Este plástico é um dos compostos químicos encontrados em muitos, mas muitos mesmo produtos modernos – de mangueiras de jardim a fantasias.

Ele é valorizado por sua flexibilidade e rigidez ao mesmo tempo. O problema é que, como muitos outros polímeros, ele não se quebra facilmente. Isso significa que persiste em aterros e lixões de todo mundo por muito tempo. 

O plástico até queima muito bem, mas esse processo libera monóxido de carbono e outros gases na atmosfera, por isso é uma impossibilidade ambiental. Nem precisamos destacar que algo que pode degradá-lo naturalmente seria uma solução muito melhor.

O fungo, chamado Pestalotiopsis microspore, consegue sobreviver com uma dieta de apenas poliuretano, em um ambiente anaeróbico.

A equipe de Yale isolou a enzima que permite que este fungo faça esse trabalho e que poderia ser usada para biorremediação.

Para nós, é estranho pensar em um microorganismo que coma material sintético durável, mas acredite, esse não é sequer o primeiro a fazer isso. Bactérias e fungos são capazes de quebrar muitos materiais. Uma espécie bacteriana – Halomonas titanicae – está comendo o Titanic no fundo do mar, por exemplo. Sorte nossa que podemos contar com tais criaturas incríveis.

Fonte: http://hypescience.com/

8 coisas chocantes que podemos aprender com Stephen Hawking

Perto de completar 70 anos de idade e há quase cinco sem publicar um livro, o físico inglês Stephen Hawking rompeu o silêncio em 2010 e lançou a obra “The Grand Design”, em pareceria com o físico Leonard Mlodinow. O livro propõe novos posicionamentos sobre o universo, que, para começo de conversa, pode não ser apenas um, e sim vários. Este e outros enunciados de Hawking têm sido alvo de discussões por parte dos cientistas. Confira alguns:

8 – A força da luz

 

A cada segundo, uma lâmpada incandescente comum, de 1 watt, emite um quintilhão (ou seja, um bilhão de bilhões) de fótons, a partícula elementar da luz. Pode-se dizer, de maneira primária, que os fótons são como pequenos pacotes dentro dos quais a luz é emitida. Os cientistas ainda investigam a fundo as propriedades de um fóton, que se comporta simultaneamente como partícula e como onda.

7 – O passado é uma possibilidade

 

Se nós sabemos apenas que uma partícula viajou do ponto A ao ponto B, mas não observamos que caminho ela fez para chegar, ela simultaneamente fez todos os caminhos possíveis para fazer a trajetória. Esse é um enunciado da mecânica quântica que explica o seguinte: se qualquer evento no passado não foi observado e registrado, ele é tão indefinido quanto um evento futuro. Assim, não se pode dizer que ele aconteceu de determinada maneira, e sim de todas as maneiras possíveis ao mesmo tempo!

6 – Teoria do todo

 

Uma teoria do todo, conforme sugere o nome, é qualquer teoria que unifique todos os fenômenos físicos do universo sob um único padrão matemático. Segundo Hawking e Mlodinow, a única teoria do todo válida para explicar nosso meio seria a Teoria M. Esta ideia sugere que o universo seria composto de cordas que vibram em diferentes frequências e determinam as dimensões em que o universo se posiciona. De acordo com essa teoria, haveria não três, mas onze dimensões existentes, o que dá origem a mais de um universo.

5 – Relatividade Geral

 

Hawking e Mlodinow fizeram uma releitura de alguns pontos da velha Teoria da Relatividade formulada por Albert Einstein, que explica como a matéria e a energia influenciam o meio e causam curvaturas no espaço-tempo (o que origina, por exemplo, a gravidade e os buracos negros). Ela enuncia, entre outras coisas, que o tempo flui mais lentamente quando nos aproximamos de um corpo de grande massa, como um planeta ou estrela. Na época em que a teoria se espalhou pelo meio científico, ficou a ideia de que ela se aplica apenas a grandes eventos no universo, tais como os buracos negros. Mas os físicos explicam que ela é automaticamente levada em conta para qualquer sistema de medição de tempo e espaço, tal como um GPS, e sem a relatividade, as medições dariam em resultados imprecisos por quilômetros de diferença.

4 – Teoria do peixe no aquário redondo

 

Há alguns anos, as autoridades da cidade de Monza, na Itália, proibiram toda a população de criar peixes em aquários. Isso era qualificado como prejudicial aos animais, que teriam uma visão distorcida da realidade devido à curvatura do vidro. Sobe isso, os físicos lançam apenas a seguinte questão: como é que a gente pode saber qual é a verdadeira visão da realidade? Como podemos garantir que não estamos nós mesmos vendo o mundo através de algo como um aquário curvo, que distorce permanentemente a “realidade”?

3 – O teorema de Pitágoras não é de Pitágoras

 

As aulas de matemática da escola jamais deixaram de prestar um tributo ao homem que ofereceu as noções mais básicas sobre os lados de um triângulo, afirmando que a² + b² = c². Mas Hawking e Mlodinow sugerem que não foi Pitágoras o autor destas inferências sobre catetos e hipotenusas. Os antigos babilônios, segundo os físicos, já aplicavam estas noções matemáticas séculos antes de Pitágoras nascer em 570 a.C.

2 – Quarks nunca estão sozinhos

 

Os quarks, bem como os léptons, são as partículas mais elementares do universo. Dois dos seis tipos conhecidos de quark são os formadores de prótons e nêutrons. Hawking e Mlodinow sugerem que a atração entre os quarks funciona da seguinte maneira: quanto maior a distância entre dois quarks, mais cresce a força que os mantém unidos; logo, estão sempre juntos. Não existem quarks livres na natureza.

1 – O universo criou a si mesmo

 

Não há como negar que esta foi a asserção mais polêmica do livro de Hawking e Mlodinow: a ideia de que o universo pode ter perfeitamente se criado por si próprio, sem necessidade da figura de Deus para explicar seu surgimento. Eles garantem que é perfeitamente justificável, fisicamente, que o universo possa ter partido a partir de um estado onde nada existia, ou seja, do zero. Devido a leis como a gravidade, conforme explicam eles, podemos inferir que o universo é capaz de regular seus mecanismos sozinho. 

Fonte: http://hypescience.com/

5 reações químicas “impossíveis”

Química é um campo complicado. Os elementos são muito variados, e suas interações às vezes podem ser imprevisíveis e muito estranhas. A história está cheia de momentos onde ninguém acreditava que aquilo fosse possível, mas aconteceu. Aqui vão cinco reações que deveriam ser “impossíveis”:

5 – O Paradoxo do cristal

Em 1984, o químico de Israel Dan Shechtman afirmou ter encontrado uma forma “quasicristalina” de simetria dos átomos em alguns sólidos. Outro quiímico, Linus Pauling, afirmou: “Não existe isso de quasicristal, apenas quasi-cientistas”.

E por isso Shechtman tinham mais satisfação do que o comum quando subiu ao palco, em Estocolmo, em dezembro do ano passado, para receber o Nobel de química. Ele foi ousado – e estava certo.

No começo dos anos 80, Shechtman estava atirando raios de elétrons em misturas de metais. Ele analisou os padrões de interferência, permitindo que determinasse o formato dos átomos internos.

Um padrão de interferência nitidamente definido é sinal de uma estrutura cristalina regular. Mas entre as misturas que ele estudou, um lindo padrão formado pelo alumínio e o manganês não fez sentido. Ele sugeria um cristal com uma simetria do pentágono. Mas as leis dos cristais diziam que os átomos não podem estar arranjados dessa maneira, assim como pentágonos não podem preencher um piso sem deixar buracos.

Pauling não era o único cético na história. Quando Shechtman insistiu na sua ideia, ele foi convidado a se retirar do grupo de pesquisa e teve muita dificuldade em conseguir publicar suas descobertas.

De fato, a resposta para a discussão estava lá. Na década de 70, o matemático Roger Penrose descobriu que dois azulejos no formato de diamantes podiam cobrir um plano sem deixar buracos e sem repetir o padrão. O padrão dos átomos de Shechtman nunca se repetia exatamente, e por isso não formava um cristal perfeito; era um “quasicristal”.

Desde então, muitos outros cristais desse tipo foram encontrados. Estruturas similares estão em vários polímeros e até em um fragmento de um meteorito encontrado na Sibéria. Em 2010, uma equipe liderada por Valeria Molinero até sugeriu que a água, quando confinada em pequenas aberturas, pode congelar e formar um gelo quasicristal.

4 – Entropia em ambas as direções

Para Boris Belousov, a justiça veio muito tarde. Quando o bioquímico soviético ganhou o prestigioso prêmio Lenin, em 1980, já tinha morrido há 10 anos.

Pelo menos ele viveu o suficiente para ver o desprezo dado ao seu trabalho virar uma grande aceitação. Na década de 50, Boris inventou um coquetel de ingredientes químicos que conseguia imitar a glicólise, o processo pelo qual as enzimas quebram os açucares. A mistura passava de incolor para amarela conforme a reação acontecia.

Mas então algo incrível ocorreu: o coquetel ficou incolor novamente. E depois amarelo. E depois incolor. Passou a oscilar repetidamente entre os dois estados.

Isso era inaceitável. Uma reação que fosse espontaneamente para ambas as direções ia contra um dos ditos mais sagrados da química, a segunda lei da termodinâmica. As mudanças de estado no universo são acompanhadas de entropia – em outras palavras, é preciso deixar as coisas menos ordenadas do que estavam antes. A entropia não pode aumentar em ambas as direções em uma reação química. Belousov estava sugerindo algo insano.

De fato, Belousov não foi o primeiro a observer o evento. Em 1921, o químico americano William Bray confirmou oscilações similares quando o peróxido de hidrogênio regia com íons iodados. Mas ninguém acreditou nele, também. E Belousov não conseguia publicar sua descoberta. 

A fama só veio quando o compatriota Anatoly Zhabotinsky modificou a reação original para revezar as cores do azul para o vermelho – uma mudança muito drástica para ser ignorada. Conforme as novidades da reação “Belousov-Zhabotinsky” (BZ) viajavam para o ocidente, no fim da década de 60, uma explicação começou a se cristalizar. As oscilações acontecem porque a reação inicial gera componentes intermediários que são auto catalíticos, aumentando sua própria produção. Ao mesmo tempo, alguns dos componentes resultantes iniciam um segundo ciclo autocatalítico que regenera os ingredientes do primeiro. 

Mas as oscilações não duram para sempre: se deixadas, lentamente elas param, e a mistura fica em um estado imutável. Elas são um exemplo de um fenômeno transitório sem equilíbrio. A termodinâmica lida apenas com estados equilibrados, por isso a segunda lei não está ameaçada.

Mas se a reação BZ for constantemente alimentada com ingredientes frescos, e os produtos finais forem removidos, as oscilações continuam indefinidamente. Esse processo é importante para algumas reações industriais e até mesmo na glicólise real. 

3 – Túnel de escape quântico

É muito frio no espaço. Então, a origem de algumas moléculas complexas, encontradas por lá, como os polímeros, é um mistério.

A maior parte das reações químicas procede através da formação de moléculas intermediárias de alta energia, que se arranjam para formar produtos de menor energia. Geralmente na forma de calor, a energia é necessária para cruzar a barreira dos reagentes. De acordo com a teoria “cinética” padrão, quase todas as moléculas nas frígidas nuvens de gás interestelares não teriam energia suficiente para reagir.

Na década de 70, o cientista soviético Vitali Goldanski desafiou esse dogma. Seus experimentos mostraram que certas moléculas envolvidas em reações de polímeros continuavam a acontecer mesmo quando resfriadas até menos 269,15 graus Celsius, um pouco mais quente do que as partes mais frias do espaço. O formaldeído, um componente comum nas nuvens moleculares, pode se unir em cadeias de polímeros com centenas de moléculas, usando uma ajuda de raios gama ou elétrons energizados – elementos que estão viajando pelo universo.

Como isso era possível? Goldanski argumentou que a ideia convencional estava esquecendo um elemento crucial. As leis quânticas ditam que partículas como os átomos e os elétrons envolvidos em reações químicas podem cruzar as barreiras energéticas, mesmo que aparentemente não haja energia suficiente. Isso acontece através de um processo chamado “túnel”. O cientista disse que no frio espaço, esse processo de canalização mantém as coisas acontecendo.

O trabalho de Goldanski foi uma curiosidade na época, mas o princípio quântico hoje está bem estabilizado. Algumas reações biológicas, catalisadas por enzimas, são mais eficientes do que a teoria cinética porque envolvem o movimento de íons de hidrogênio – prótons solitários que são mais inclinados ao túnel quântico.

Mas ainda assim podem acontecer surpresas. Em junho do ano passado, Wesley Allen e seus colegas prenderam uma molécula super reativa, livre de radicais, chamada de metilhidroxicarbono em uma matriz de argônio sólido, a menos 262,15 graus Celsius. Ela tem elétrons sem par que são predispostos a reagir rapidamente – mas não a essas temperaturas.

Não apenas a molécula reagiu, mas também formou o produto errado. A molécula pode se rearranjar para formar ou acetaldeído ou álcool vinil, mas a barreira energética para o segundo é menor, então mais dele é esperado. Ao invés disso, formou-se uma quantidade muito grande de acetaldeído.

Allen propõe que apesar da barreira para formar o acetaldeído ser maior, ela é também mais curta, tornando o processo do túnel mais fácil. Ele afirma que isso “foi um choque para a maioria dos químicos”.

2 – Forçando os gases nobres a trabalhar

Você se lembra da escola, quando ensinaram nas aulas de química que os gases inertes ou “nobres” não reagiam?

A história desses elementos, empilhados à direita na tabela periódica, dá amplo suporte para essa visão. Após a descoberta do gás argônio, em 1894, o químico francês Henri Moissan o misturou com flúor, o elemento reativo que ele havia isolado em 1886, junto com faíscas para uma boa mistura. Resultado: nada.

A teoria das ligações químicas explicava o porquê. Os gases nobres estão cheios de elétrons, então não podem compartilhar com outros átomos.

O influente químico Linus Pauling foi um dos maiores arquitetos dessa teoria, mas sem desistir imediatamente dos gases nobres. Na década de 30, ele conseguiu uma rara amostra de xenônio e convenceu seu colega Don Yosta a tentar reagir com o flúor. Após muita tentativa, Yost conseguiu apenas corroer as bordas do frasco de quartzo.

Após isso, só um louco iria querer fazer compostos de gases nobres.

O químico inglês Neil Bartlett não tentou contrariar a sabedoria convencional; só começou a seguir a lógica comum. Em 1961, ele descobriu que o composto de platina hexafluorida (PtF6), formado três anos antes, era um poderoso oxidante. A oxidação, que remove elétrons de um elemento ou composto químico, leva o nome do oxigênio porque ele é incomparável nessa função. Mas Bartlett descobriu que a PtF6 podia oxidar o oxigênio, arrancando os elétrons e criando um íon positivo.

No começo do ano seguinte, Barlett estava preparando uma aula e viu um gráfico de “potências de ionização”. Esses números contam a quantidade de energia necessária para remover um elétron de várias substâncias. Ele percebeu que o potencial de ionização do xenônio era quase igual ao do oxigênio. Se a PtF6 podia oxidar o oxigênio, que tal o xenônio?

A mistura do gás vermelho de PtF6 e o xenônio incolor respondeu a questão. O vidro imediatamente ficou coberto por um material amarelo. A fórmula do composto formado era XePtF6, o primeiro composto de gases nobres.

Muitos outros foram formados depois. Alguns são muito instáveis: Bartlett quase perdeu um olho estudando o dióxido de xenônio. Mesmo hoje, os gases nobres continuam a surpreender. O ganhador do Nobel, Roald Hoffmann, admite ter ficado chocado quando soube que, em 2000, químicos de Berlim formaram um composto de xenônio e ouro – um metal que é supostamente nobre e não reativo.

Então não acredite em tudo que contam na escola. Os gases nobres continuam sendo os elementos menos reativos por aí, mas parece que você pode fazer de tudo com a química.

1 – Ménage à trois atômico

 

Uma ligação química é a união de dois átomos. A ideia de que, em algumas ocasiões, um terceiro átomo se unisse a essa ligação era tão ofensiva que quando foi proposta pela primeira vez quase provocou uma guerra.

Tudo começou nos anos 40, com tentativas de explicar certas reações de moléculas orgânicas que envolviam a mudança de grupos carregados negativamente. Se um desses grupos sumia, sobrava um íon contendo um átomo de carbono carregado positivamente. De acordo com as teorias, o grupo de substituição deveria se ligar no mesmo lugar, no átomo positivo. Mas isso não acontece sempre.

Alguns químicos, em particular Saul Winstein, deram uma surpreendente afirmação: que a carga positiva estava rodeada em um arranjo triangular, com três carbonos. 

Fonte: http://hypescience.com/

Cientistas transformam células da pele em neurônios

Uma nova pesquisa converteu células da pele diretamente em células que se desenvolvem nos principais componentes do cérebro.

O experimento, feito com ratos, pulou a etapa do processo com células-tronco. Eles disseram a experiência tem potenciais usos médicos, mas muitos mais testes são necessários antes que a técnica possa ser usada na pele humana.

Células-tronco, que podem se transformar em qualquer tipo de célula, são uma promessa enorme em uma série de tratamentos.

Uma das grandes questões desse campo é onde obter as células. Células-tronco embrionárias invocam questões éticas, e pacientes precisariam tomar medicamentos imunossupressores se qualquer tecido com células-tronco não correspondesse às seus próprios.

Um método alternativo tem sido retirar células da pele e reprogramá-las em células-tronco “induzidas”. Isso pode ser feito a partir de células do próprio paciente, no entanto, o processo resulta na ativação de genes causadores de câncer.

Agora, pesquisadores americanos estão investigando uma outra opção – a conversão das células da pele de uma pessoa em células especializadas, sem criar células-tronco”induzidas”. 

Eles transformaram as células da pele de ratos diretamente em neurônios, criando células “precursoras neurais”, que podem se desenvolver em três tipos de células do cérebro: neurônios, astrócitos e oligodendrócitos.

Essas células precursoras têm a vantagem de que, uma vez criadas, podem ser cultivadas em laboratório em números muito grandes, uma vantagem em tratamentos.

Células do cérebro e células da pele contêm a mesma informação genética, no entanto, o código genético é interpretado de maneira diferente em cada uma. Isto é controlado por “fatores de transcrição”.

Os cientistas usaram um vírus para infectar as células da pele com três fatores de transcrição conhecidos pelos seus altos níveis em células precursoras neurais. Depois de três semanas, cerca de uma em 10 das células tornaram-se células precursoras neurais.

As células se integraram nos cérebros dos ratos e produziram uma proteína importante para a condução do sinal elétrico pelos neurônios.

Os pesquisadores disseram que mais pesquisas precisam avaliar a segurança e eficácia do método, mas seu potencial é grande. O estudo abre a porta para considerar novas formas de regenerar neurônios danificados.

Fonte: http://www.bbc.co.uk/news/health/

Aprendendo a criar vida artificial

Químicos deram um passo importante na criação de formas de vida artificial a partir do zero. Usando uma reação química, eles criaram membranas celulares de automontagem, envelopes que contêm estruturas e apoio para as reações necessárias para a vida.

“Uma das nossas metas mais ambiciosas a longo prazo é tentar fazer uma célula artificial, uma unidade que viva sinteticamente, um organismo vivo a partir de moléculas sem vida que nunca entraram em contato com algum organismo vivo”, explicou Neal Devaraj, professor de química na Universidade da Califórnia, EUA. “Presumivelmente, isso ocorreu em algum momento no passado. Caso contrário, a vida não existiria”.

Montando a membrana celular, componente essencial da vida na Terra, sem nenhum precursor biológico, os pesquisadores esperam iluminar a origem da vida. “Nós ainda não entendemos este passo fundamental em nossa existência, que é como a matéria não viva se transformou em matéria viva”, disse Devaraj.

Moléculas que compõem as membranas celulares têm cabeças que se misturam facilmente com água e caudas que a repelem. Na água, elas formam uma dupla camada com as cabeças para fora e caudas para dentro, uma barreira que retém o conteúdo da célula.

Devaraj e o estudante Itay Budin, da Universidade Harvard, criaram moléculas similares com uma reação que une duas cadeias de lipídios. A natureza utiliza enzimas complexas que são incorporadas em membranas para unir os lipídios, tornando difícil entender como as primeiras membranas surgiram.

“No nosso sistema, nós usamos uma espécie de catalisador primitivo, um íon de metal muito simples”, disse Devaraj. “A reação em si é completamente artificial. Não há equivalente biológico desta reação química. E assim que você poderia ter uma formação de membranas”.

Eles criaram as membranas sintéticas a partir de uma emulsão aquosa de um óleo e um detergente. Sozinhas, elas são estáveis. Eles adicionaram íons de cobre, vesículas resistentes e túbulos começaram a brotar as gotículas de óleo. Após 24 horas, as gotículas de óleo se foram, “consumidas” pelas membranas celulares de automontagem.

Embora outros cientistas tenham anunciado recentemente a criação de uma “célula sintética”, só foi feito o seu genoma artificial. Para a vida artificial plena, é necessário a união de ambos os genomas de um portador de informação e uma estrutura tridimensional para abrigá-lo.

O valor real desta descoberta pode residir em sua simplicidade. A partir de precursores disponíveis comercialmente, os cientistas precisam apenas de um passo para a criação de cada cadeia lipídica. 

Fonte: http://hypescience.com/

Camada gelada de plasma é detectada sobre a Terra

Já se suspeitava que partículas frias, carregadas eletricamente, existiam a dezenas de milhares de quilômetros da superfície terrestre. Agora, cientistas detectaram esses íons pela primeira vez. E eles são ainda mais abundantes do que se imaginava.

Frio, claro, é um termo relativo. Apesar desses íons de baixa energia serem 1.000 vezes mais gelados do que o plasma quente, essas partículas têm uma energia que corresponde a mais de 500 graus Celsius. Mas como a densidade delas no espaço é muito pequena, satélites e naves podem orbitam ao seu redor sem serem destruídos.

Os cientistas já haviam detectado os íons a cerca de 80 quilômetros da superfície, mas por décadas eles quiseram pesquisar em alturas maiores, entre 18 e 90 mil quilômetros. Saber quantos íons estão presentes pode ajudar a entender como nosso planeta interage com as tempestades de partículas carregadas do sol, que criam auroras, danificam satélites e sistemas elétricos. 

Entretanto, detectar o plasma gelado a essas altitudes tem sido difícil. Espaçonaves que chegam lá acumulam carga elétrica, que repelem os íons gelados.

A solução para esse problema chegou com a espaçonave CLUSTER, da Agência Espacial Europeia. Ela é equipada com um detector formado por finos fios, que medem o campo elétrico entre eles. “É incrível que conseguimos descobrir os íons gelados com nosso equipamento”, afirma o pesquisador Mats André. “Ele não foi criado para isso. Era para observar campos elétricos”.

Campos elétricos “estranhos”

Dois padrões misteriosos apareceram quando os cientistas analisaram os dados dos detectores – campos elétricos muito fortes apareciam em regiões inesperadas do espaço, e conforme a nave rodava, os campos não se modificavam da maneira como os pesquisadores esperavam.

“Para um cientista, foi bem estranho”, afirma André. “Nós tentamos entender o que estava errado com o instrumento. Então nos demos conta de que não havia nada errado”.

Os achados sugerem que o plasma gelado estava influenciando os campos elétricos ao redor do satélite. Uma vez que isso foi compreendido, eles conseguirem medir quantos dos íons “escondidos” estavam lá.

“Quando mais você procura por íons de baixa energia, mais você acha”, afirma André. “Nós não sabíamos quanto havia lá. E é mais do que imaginávamos”.

Apesar de essa concentração variar, em cerca de 50 a 70% do tempo, os pesquisadores descobriram que eles formam a maior parte da massa nas zonas de grande altitude. Os íons chegam a estar até 85 mil quilômetros de altitude, cerca de um terço da distância até a lua. Encontrá-los nessas altitudes é surpreendente, porque os ventos solares são muito fortes nessa região.

Físicos espaciais têm debatido para determinar quantos íons energéticos estão deixando o planeta. As descobertas sugerem que cerca de um quilograma de plasma gelado escapa da atmosfera terrestre por segundo.

Entender esse procedimento ajuda os cientistas a explicar o que aconteceu com a atmosfera de Marte, que parece ter sido densa antigamente, e mais similar a da Terra. Os resultados também podem ajudar a explicar traços atmosféricos de outros planetas e luas, incluindo os exoplanetas. 

“Se alguém está vivendo em um exoplaneta, provavelmente precisa de uma atmosfera que não esteja sendo levada embora”, afirma André.

Com o tempo, a partir do mapeamento do plasma gelado da Terra, os pesquisadores podem descobrir mais sobre as reações frente às tempestades solares e outros eventos.

Fonte: http://www.msnbc.msn.com/id/46156773/ns/technology_and_science-science/

Esqueça os aliens, é hora de conhecer os intraterrestres

Eles também são aliens, aparecendo em formas bizarras e intrigando os cientistas. Mas, ao invés de residirem no espaço, esses alienígenas habitam um reino subterrâneo escuro, circulando a energia do interior da Terra.

A maioria dos intraterrestres vive embaixo do fundo oceânico, em uma biosfera invisível que é um amontoado de estranhos organismos. Muitos fazem suas casas nas dezenas de metros de lama abaixo do assoalho dos oceanos; outros vão ainda mais para baixo, em rachaduras de rochas sólidas, centenas de metros mais a fundo.

Os cientistas estão apenas começando a investigar esse mundo subaquático. No meio do Pacífico Sul, especialistas descobriram como bactérias vivem em sedimentos pobres em nutrientes e sufocantes. Outros pesquisadores viram micróbios colonizarem um buraco a 280 metros do fundo oceânico. E perto da montanha submersa que marca o meio do oceânico Atlântico, cientistas encontraram organismos que não se parecem com nenhum residente marinho conhecido.

Esses acontecimentos estão ajudando os biólogos a criar uma imagem do ecossistema do mundo do “fundo”. Entender como isso surgiu pode levar a uma melhor compreensão da origem da vida na Terra. Um dia, os intraterrestres podem até ensinar mais sobre os extraterrestres, já que são exemplos de vida em locais extremos.

Considerando que os oceanos cobrem a maior parte do planeta, é insano saber tudo o que vive na lama e nas rochas deles. “É com certeza o habitat com o maior potencial do planeta”, afirma o biólogo Beth Orcutt.

Alguns estimam que pelo menos um terço da biomassa do planeta está enterrada no chão oceânico. Muitas dessas bactérias e micróbios sobrevivem de comida que vem de cima, como as sobras de plâncton.

Esses micróbios conseguem existir onde não seria possível. No meio do Pacífico Sul, por exemplo, está um vórtice onde a água circula em um turbilhão gigante, do tamanho de duas Américas do Norte. Como esse fenômeno acontece muito longe de qualquer terra firme – onde existem nutrientes para que os plânctons cresçam – o local é um verdadeiro deserto oceânico.

Em alguns locais desse ponto, o assoalho oceânico cresce oito centímetros por milhão de anos. Isso significa que se você quiser plantar algo com uma raiz de 16 centímetros, estará cavando em uma lama com dois milhões de anos.

Essas zonas de baixa produtividade, nos centros dos oceanos, são muito mais comuns do que as ricas em nutrientes, nas costas, mas os cientistas não costumam visitá-las por que são de difícil acesso. Em 2010, D’Hondt liderou um grupo até o vórtice e coletou amostras do fundo. “Nós queríamos ver como era a vida sedimentar da parte mais morta do oceano”, afirma.

Entre outras coisas, os cientistas descobriram como os micróbios da lama “se viram”. Em outras áreas do oceano, onde mais nutrientes caem no assoalho, o oxigênio está presente até um ou dois centímetros para dentro da lama. Mas no vórtice, a equipe de D’Hondt percebeu que o oxigênio penetrava até 80 metros nos sedimentos. Para os cientistas, isso sugere que os micróbios respiram muito devagar, usando pouco oxigênio. “Isso quebra algumas expectativas padrões, mas até estarmos lá e perfurarmos, ninguém sabia”, disse.

Outra possibilidade é que os micróbios tenham outra fonte separada de energia: radioatividade natural. Alguns elementos, presentes na lama e em rochas, liberam radioatividade que quebra o H2O em hidrogênio e oxigênio. Os microrganismos podem então consumir esses elementos, um fonte quase inesgotável. “Essa é a interpretação mais exótica, que temos um ecossistema vivendo de radioatividade natural que quebra as moléculas de água”, comenta.

A milhares de quilômetros do vórtice, outros cientistas estão explorando um local muito diferente, na cordilheira de Juan de Fuca – uma montanha submersa que se encontra na convergência de muitas placas tectônicas. Juan de Fuca fica perto da costa do estado americano de Washington, recebendo muitos nutrientes e sendo de fácil acesso.

Como resultado, essa área é uma das mais analisadas. Uma rede de observatórios monitora quase todo o assoalho do oceano. “Nós podemos fazer experimentos ativos lá que não são possíveis em nenhum outro local”, afirma Andrew Fisher, que ajudou a montar grande parte dos instrumentos.

Muitas dessas estações são observatórios conhecidos como CORKs, que são essencialmente buracos bem fundos no chão oceânico fechados no topo. Os pesquisadores colocam instrumentos de observação dentro dessas crateras, e retornam alguns anos depois para retirá-los. Os dados coletados podem revelar organismos, modos de vida e mudanças populacionais.

Os CORKs são tecnicamente complicados de serem instalados, mas as descobertas podem ser fantásticas. Em um local de Juan de Fuca, em 2004, os pesquisadores encontraram rochas com caules tortos que pareciam uma cobertura de ferrugem. Acontece que o CORK não havia sido fechado corretamente, e bactérias oxidantes entraram junto com a água. 

Essas bactérias inicialmente colonizaram o buraco e fizeram seus caules, se alimentando das condições boas. Mas com o tempo, o buraco foi esquentando devido ao calor vulcânico do fundo. O fluxo de água foi revertido, jorrando para fora do buraco. A bactéria “do ferro” morreu, dando lugar a outros tipos de organismos: bactérias conhecidas como fermicutes, encontrando em ambientes similares, como o fundo do oceano Ártico.

As pesquisas em Juan de Fuca também ajudam a entender como a água flui no oceano, indicando os melhores lugares para encontrar micróbios. As pessoas costumam pensar que a água fica inerte no fundo do mar, mas na verdade ela se move entre as rochas subaquáticas – circulando o equivalente a todo o volume oceânico a cada 500 mil anos.

Em Juan de Fuca, Fisher e seus colegas encontraram dois vulcões subaquáticos, a uma distância de 50 quilômetros entre um e outro, o que ajuda a explicar como esse grande movimento acontece. “Esse é o primeiro lugar no assoalho oceânico onde os pesquisadores conseguiram apontar o dedo no mapa e dizer ‘a água entra aqui e sai aqui’”, comenta Fisher.

Os dois vulcões estão arranjados em uma linha norte-sul que tende a controlar a maior parte da atividade subaquática em Juan de Fuca. Grande parte das rachaduras na crosta também vai do norte para o sul, fazendo dessa a direção provável dos micróbios. Essas falhas servem como uma espécie de estrada para os microrganismos, carregados pela água. Cientistas que procuram por seres microscópicos no fundo do oceano devem focar essas áreas.

Muito além de ser monolítico, o solo oceânico apresenta uma série de ambientes diferentes. Um ponto novo, muito diferente de Juan de Fuca ou o vórtice do Pacífico, fica no meio do Atlântico: o Lago Norte. Geólogos vêm estudando esse local desde os anos 70, mas agora os microbiólogos também estão lá.

O “lago” é uma pilha de lama subaquática, isolada no meio de altas montanhas. Ele fica a cerca de cinco quilômetros de onde a crosta oceânica está nascendo; toda essa atividade geológica violenta força a água por entre a lama e as rochas até o oceano superior. Comparada a de Juan de Fuca, a água no Lago Norte é muito mais fria – cerca de 10 graus Celsius, mas flui muito mais rápido. “A natureza encontra um equilíbrio entre temperatura e movimento”, comenta Fisher.

Ele e a equipe, liderados por Katrina Edwards, passaram 10 semanas no lago. Eles instalaram dois novos CORKs, até 330 metros no fundo, e conseguiram analisar possíveis micróbios. Eles também colocaram pedaços de rocha dento dos buracos para analisá-los alguns anos depois.

Por enquanto, o trabalho é dos microbiólogos de estudar o que já foi pego. Eles estão apenas começando as análises, mas já suspeitam de muitas surpresas.

No todo, estudos em diferentes locais revelam que os micróbios do fundo do oceano são muito mais diversos do que se pensava há uma década. Muito além de poucas espécies, os pesquisadores encontraram uma rica diversidade de bactérias, fungos, vírus e outros. “Ficamos chocados de serem tão complexos. Pensávamos que iam ter umas 15 espécies, mas há uma diversidade enorme”, afirma a microbióloga Jennifer Biddle.

Ao comparar os micróbios de diferentes locais suboceânicos, Biddle encontrou quantidades maiores de arqueas – organismos unicelulares com uma história evolutiva ainda mais antiga –, em alguns lugares, do que bactérias. Ela pensa que os arqueas prosperam melhor na matéria orgânica do solo oceânico.

Um novo projeto, chamado de Censo da Vida do Fundo, vai ajudar Biddle e outros cientistas a analisar e comparar os micróbios do oceano. O projeto pode levar até uma década; o objetivo é encontrar regras gerais – se é que elas existem – que expliquem onde e como os organismos se mantêm no fundo dos oceanos. “Por enquanto você consegue ter uma ideia ao olhar para os pontos energéticos presentes embaixo da superfície”, afirma o líder do projeto, Rick Colwell. “Mas será que as rachaduras nos mais diversos ambientes subaquáticos contêm certos tipos de microrganismos?”.

Muitos dados ainda vão chegar. “Nós não estamos sofrendo de falta do que fazer”, afirma Orcutt. Edwards e sua equipe planejam voltar ao Lago Norte em abril, para recuperar os instrumentos. Fisher vai para Juan de Fuca novamente no próximo verão, e já conhece outro ponto de estudo, na Costa Rica, onde a água flui milhares de vezes mais rápido do que em Juan de Fuca.

Um dia, as análises da biosfera do fundo talvez possam ajudar a NASA e outras agências espaciais em suas caças por vida no sistema solar, e então os intraterrestres vão ajudar os cientistas a encontrar os extraterrestres.

Fonte: http://hypescience.com/

Vírus podem tornar-se facilmente mortais

Pesquisadores da Universidade Estadual de Michigan demonstraram como um novo vírus evolui, mostrando o quão fácil pode ser para doenças ganhar mutações perigosas. 

Os cientistas mostraram pela primeira vez como o vírus “lambda” evoluiu, encontrando novas maneiras de atacar células do hospedeiro – uma inovação que levou o vírus a fazer quatro mutações. Esse vírus infecta bactérias, em particular a comum E. coli.

O vírus lambda não é perigoso para os seres humanos, mas a pesquisa demonstrou como os vírus evoluem, criando novas características complexas e potencialmente mortais.

Este estudo segue as recentes notícias de que cientistas nos Estados Unidos e na Holanda teriam produzido uma versão letal da gripe aviária. Mesmo que a gripe aviária tenha apenas cinco mutações e esteja longe de se tornar transmissível entre humanos, é altamente improvável que o vírus possa obter todas as mutações benéficas de uma vez. No entanto, ele pode evoluir sequencialmente, obtendo cada benefício isoladamente, se as condições forem favoráveis para isso.

Essa pesquisa também revelou que a adaptação na seleção natural tem um papel importante na evolução dos vírus.

Fonte: http://hypescience.com/