A blindagem do caracol
[ Livremente traduzido de: The Fantastic Armor of a Wonder Snail ]
Exoesqueleto de um recém-descoberto molusco gastrópode pode ajudar o desenvolvimento de novos materiais resistentes
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Um molusco das profundezas do mar tem uma casca que o protege de ataques penetrantes. |
18 de janeiro de 2010
Nas profundezas do campo de Kairei de fontes hidrotermais, a quatro quilômetros e meio de profundidade no Oceano Índico, os cientistas descobriram um molusco gastrópode cuja blindagem pode ajudar no desenvolvimento de materiais resistentes a cargas e de proteção em todas as áreas, de fuselagens de aeronaves a material esportivo.
Os pesquisadores do Centro de Pesqsuisas em Ciências e Engenharia de Material no Instituto de Tecnologia de Massachsetts, com o apoio da Fundação Nacional de Ciências, estão estudando as propriedades físicas e mecânicas da casca do molusco. Um relatório, intitulado “Protection mechanisms of
the iron-plated armor of a deep sea hydrothermal vent gastropod” (Mecanismo de proteção da couraça revestida com ferro de um gastrópode de uma fonte hidrotermal do fundo do mar), será publicado esta semana em Proceedings of the National Academy of Sciences.
O assim chamado “gastrópode dos pés-escamosos” (“scaly-foot gastropod”) tem uma concha sem igual com três camadas que pode conter novos princípios para projetos de mecânica no futuro. Mais especificamente, ele tem uma camada interna altamente calcificada e uma camada intermediária espessa. No entanto é sua camada externa extraordinária, fundida com sulfeto de ferro, que entusiasma os pesquisadores.
O campo de Kairei é uma série de profundas fendas na superfície do planeta ao longo de uma cadeia de montanhas vulcânicas abaixo do Oceano Índico. Nela, os pesquisadores de uma expedição descobriram esse caracol, até então desconhecido, em 1999.
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A camada externa da casca do gastrópode de pés-escamosos é fundida com sulfeto de ferro granulado. |
Christine Ortiz, líder do projeto no Departamento de Ciências e Engenharia de Materiais do MIT, explica: “Os fluidos das fontes hidrotermais têm uma alta concentração de sulfetos e metais, mas este molusco é único por incorporar esses materiais abundantes no ambiente na estrutura de sua casca. Nós ficamos interessados em estudar a estrutura e as propriedades de cada camada, para ver como elas se comportam mecanicamente”, acrescentando que a cmada interior orgânica também apresenta interesse.
Os pesquisadores se mostraram particularmente interessados nas vantagens que a estrutura apresenta para a proteção contra ataques penetrantes vindos de predadores. A compreensão disto pode fornecer novas idéias para materiais que podem ser empregados em automóveis, caminhões e empregos militares.
Para testar as propriedades da casca, os pesquisadores realizaram experiências que simularam ataques genéricos de predadores, usando tanto modelos de computador, como testes de indentação. O teste de indentação envolveu golpear o topo da casca com a ponta afiada de uma sonda para medir a dureza e rigidez da casca.
Foram encontrados alguns predadores em potencial na mesma região do gastrópode de pés- escamados. Um dos predadores, o caracol conídeo,
usa um dente em forma de arpão para furar a casca e injetar um veneno paralizante. Além deles, sabe-se que caranguejos do mar costumam prender gastrópodes com suas piunças e tentam perfurar suas conchas e/ou espremê-los, algumas vezes durante dias, até que a casca dos moluscos se quebre.
Os testes levaram à conclusão de que “cada camada do exoesqueleto [do molusco] é responsável por tarefas distintas e multifuncionais na proteção mecânica”, relatam Ortiz e seus colegas. Os testes revelam que a casca “apresenta vantagens em termos de resistência à penetração, dissipação de energia, mitigação de fraturas e seu reparo, redução de mossas e resistência a cargas de flexão e tensão”.
Ainda segunto Ortiz, “nosso estudo indica que o gstrópode de pés-escamados experimenta mecanismos de deformação e proteção muito diferentes dos demais gastrópodes. Ele tem uma proteção muito eficaz, mais do que os moluscos comuns”.
O projeto foi secundado por pesquisadores da Raytheon, Inc., Marlboro, Massachusetts e da Asylum Research, Santa Barbara, Califórnia.
ISNS: “Sugando para sobreviver”
Da capilaridade a línguas em forma de canudo que atuam como sifão, mosquitos, beija-flores e borboletas empregam uma sofisticada mecânica para sugar os líquidos com nutrientes
9, de dezembro de 2009
Por Phillip F. Schewe e Devin Powell
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WASHINGTON
(ISNS) — Se encolhermos um ser humano até o tamanho de um inseto, ele não vai mais conseguir chupar limonada por um canudinho. As forças que mantém o líquido junto seriam simplesmente grandes demais para serem vencidas nessa escala microscópica.
Várias das menores criaturas na natureza exibem dispositivos anatômicos especiais que lhes permitem sugar o líquido necessário a sua alimentação. Outros exercem quase nenhuma pressão, empregando sifões que extraem o fluido com um mínimo de esforço. Durante um recente congresso sobre dinâmica de fluidos, os cientistas identificaram vários animais que dependem inteiramente da ligeira diferença de pressão dos sifões para transferir os líquidos – sua principal fonte de alimentos – para dentro de seus corpos.
DENTRO DA CABEÇA DE UM MOSQUITO
Quando um mosquito pica sua pele, é sempre uma fêmea adulta que está causando o incômodo. As fêmeas de mosquito precisam das proteínas e do ferro encontrados no sangue para produzir ovos e são capazes de extrair mais do que três vezes seu próprio peso original em sangue.
Sang Joon Lee, da Universidade Pohang de Ciência e Tecnologia na Coréia do Sul, relatou que esse processo de alimentação se dá em quatro fases. Primeiro, a mosquito pousa e insere seu estilete em forma de baioneta em sua vítima. Então, ela estabelece a melhor profundidade de penetração e, depois, começa a sugar. Finalmente, a mosquito se ergue sobre as patas dianteiras, extraindo o estilete.
Alguns poucos estudos teóricos sobre essa sequência tinham sido feitos anteriormente, mas faltavam informações detalhadas sobre exatamente como o sangue flui da vítima para a mosquito. O estudo de Lee examinou o interior da cabeça do mosquito para medir exatamente o fluxo produzido por dois conjuntos de bombas alternativas que se movimentam em vai-e-vem, tal como o ritmo de um coração de um mamífero. Lee foi o primeiro a dar um sumário dessa ação coordenada que maximiza a força de sucção e regula o movimento do sangue para dentro do trato digestivo do inseto.
A LÍNGUA ORIGAMI DO BEIJA-FLOR
Os movimentos extremamente rápidos e a capacidade de voo pairado de um beija-flor são uma grande carga sobre seu metabolismo. John Bush do Massachusetts Institute of Technology em Cambridge, Massachusetts, afirma que o elemento crucial do sistema de coleta de néctar do beija-flor é sua língua. O tamanho médio da língua de um beija-flor é um pouco menor do que uma polegada, o que é o dobro do comprimento do bico.
Quando mergulhada em néctar, a língua se enrola em um formato de canudo cilíndrico que funciona como um sifão. O néctar sobe rapidamente pela coluna por ação capilar – o mesmo fenômeno que faz uma toalha de papel absorver um líquido – permitindo que o beija-flor encha sua língua até 20 vezes por segundo. Após cada mergulho, o néctar é liberado pela língua e engolido.
Os modelos de computador de Bush, o primeiro a analisar a mecânica desse processo em detalhes, revelaram que dobrar a língua como uma espécie de “origami capilar” exige muito pouco esforço por parte do beija-flor. A língua se dobra devido a forças de tensão superficial que montam automaticamente o sifão.
Segundo Bush: “A maior parte das estratégias para beber na natureza tem, ou eventualmente terão, similares industriais”.
BORBOLETAS E TOALHAS DE PAPEL
A tromba de uma borboleta se parece com um canudo – longo, fino e usado para sugar – mas funciona mais como uma toalha de papel, de acordo com Konstantin Kornev da Universidade Clemson. Ele espera ser capaz de tomar emprestado o truque desse pedaço da anatomia do inseto para criar pequenas sondas capazes de retirar amostras de fluidos dentro de células.
No mundo em pequena escala de uma borboleta, os líquidos parecem mais espessos e resistentes à sucção. O alimento do inseto – água, fluidos animais, sucos de frutas – têm viscosidades extremamente variadas. Seriam necessárias enormes pressões para movimentar os líquidos, se os insetos dependessem de um sistema de bombas para se alimentar.
“Nenhuma bomba suportaria esse tipo de pressão”, afirma Kornev. “O líquido ferveria espontaneamente”.
As descobertas de Kornev indicam que, em lugar de bombear, as borboletas sugam o líquido para cima usando a capilaridade. A tromba se parece com uma toalha de papel enrolada, com pequenos sulcos que puxam para cima o líquido ao longo das bordas, carregando consigo a gota de líquido por dentro do meio do tubo.
Kornev recebeu recentemente uma verba da Fundação Nacional de Ciências para desenvolver sondas artificiais feitas de nano-fibras que empregam um sistema similar para extrair o líquido viscoso que há dentro das células e examinar seu conteúdo.
Este texto é fornecido para a media pelo Inside Science News Service, que é apoiado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics), uma editora sem fins lucrativos de periódicos de ciência.
Contatos: InsideScience@aip.org.
Agora os pássaros “veem” o campo geomagnético
Pássaros “Veem” o Campo Magnético da Terra
Novos indícios experimentais sugerem que os pássaros “veem” o campo magnético da Terra quando migram
16 de novembro de 2009
Por Jason Socrates Bardi
Inside Science News Service
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WASHINGTON
(ISNS) — Quando os pássaros migram ao longo de grandes distâncias – por vezes milhares de quilômetros – eles habitualmente acabam chegando exatamente ao mesmo ponto todos os anos. Essas proezas de precisão na navegação, realizadas por milhões de pássaros a cada ano, por muito tempo deixaram os cientistas intrigados sobre como eles fazem isto. Agora, um grupo de cientistas da Alemanha obteve indícios experimentais que revelam uma parte importante do segredo do sucesso da navegação dos pássaros.
Os pássaros navegam, em parte, se orientando pelo Sol e seguindo pontos notáveis em terra. Porém essas duas estratégi, por si sós, não bastam. Os pássaros tem que ser capazes de navegar em dias nebulosos e descobrir o caminho através de grandes massas oceânicas, onde não há pontos notáveis reconhecíveis. Os cientistas suspeitaram anos a fio que os pássaros deviam ter uma capacidade nata de sentir o campo magnético da Terra e ajustar seus percursos de acordo com ele, mas ainda não sabiam como.
Alguns dos cientistas apresentaram a hipótese de que o mecanismo tinha como base o bico dos pássaros, onde minerais ferrosos atuariam como sensores magnéticos que detectariam a atitude do pássaro e alimentariam o cérebro com essa informação através de um nervo especial. Outros cientistas discordavam disso, propondo que os sensores magnéticos ficariam na verdade nos olhos dos pássaros, onde receptores de luz sensíveis a campos magnéticos enviariam os dados ao cérebro através do nervo óptico.
Henrik Mouritsen e seus colegas na Universidade de Oldenburg na Alemanha acabam de descobrir um forte argumento em favor dos olhos. Eles relataram na Nature que piscos de peito ruivo com lesões que inutilizavam uma parte do cérebro especializada no processamento da luz, ficavam incapacitados de se orientar usando o campo magnético da Terra. Pássaros com lesões que inutilizam o nervo que conecta o bico ao cérebro não tem o mesmo problema.
Isso sugere enfaticamente que os pássaros podem “ver” o campo magnético da Terra e se orientar por ele.
Comentário do tradutor:
Não é bem assim… Existem indícios de que os nervos olfativos também participam desse “sexto sentido” geomagnético das aves migratórias.
Como eu já comentei alhures: não é algo tão simples assim…
Problemas com ácido úrico? É porque você não tem sangue de barata
[ Livremente traduzido de: With Help from a Bacterium, Cockroaches Develop Way to Store Excess Uric Acid ]
Com o auxílio de uma bactéria, as baratas desenvolveram uma maneira de armazenar o excesso de ácido úrico, o que pode levar a novas conhecimentos sobre essa substância presente em várias doenças que atingem pessoas, principalmente nos rins
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Baratas, a maldição dos ralos das banheiras, têm um modo incomum de aproveitar dejetos. |
5 de novembro de 2009
Qual forma de vida consegue usar como nutrientes matérias que nós e a maior parte dos demais animais consideram dejetos?
Nenhuma outra senão as enormes baratas que infestam os esgotos e brotam dos ralos das banheiras para o horror das pessoas – segundo os cientistas Nancy Moran e Zakee Sabree da Universidade do Arizona, e Srinivas Kambhampati da Universidade do Estado de Kansas.
Os resultados obtidos por esses pesquisadores foram publicados em Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
O ácido úrico e a uréia são dejetos nitrogenados, inúteis como fonte de alimento para os animais. Porém, em consórcio com uma bactéria, as baratas conseguem empregá-los como fonte para a fabricação de suas próprias proteínas.
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A barata americana pode indicar o caminho para uma nova compreensão do metabolismo do ácido úrico. |
“Este é um exemplo de simbiose”, observa Moran, “que permite um modo de vida inteiramente novo”.
Algum dia, isso pode nos levar a uma melhor compreensão de como os animais armazenam com êxito o excesso de ácido úrico, um problema nas doenças renais e outras em seres humanos.
Os insetos são os animais mais abundantes e diversificados na face da Terra, diz Matt Kane, diretor de
programa na Divisão de Biologia Ambiental da Fundação Nacional de Ciências (NSF), que financiou a pesquisa.
“Através do sequenciamento de genomas, tais como os usados neste estudo, cada vez mais frequentemente descobrimos que esse sucesso pode ser atribuído ao relacionamento que os insetos forjaram com microorganismos”, acrescenta Kane.
As baratas são um dos insetos mais difundidos. Moran observa: “Embora a reação comum à menção dessas criaturas seja a repulsa, sua má reputação é devida amplamente aos hábitos de umas poucas espécies de baratas”. Menos de um por cento das espécies conhecidas de baratas tem qualquer associação com a espécie humana.
A Barata americana (Periplaneta americana), entretanto, é uma praga comum que alegremente mora nas sombras da sociedade humana.
Tal como muitas baratas, a P. americana
é basicamente herbívora e se alimenta de matéria vegetal em decomposição. Mas ela também pode ser um carnívoro oportunista que se alimenta de animais mortos e dejetos animais.
“Obter suficiente nitrogênio em suas dietas é uma necessidade básica para as baratas”, explica Moran. “Enquanto que vários insetos excretam o excesso de nitrogênio na forma de ácido úrico, as baratas o armazenam internamente nessa forma”.
As baratas podem se aproveitar de súbitas abundâncias de nitrogênio, armazenando-o como ácido úrico e usando essas reservas quando houver carência de fontes de nitrogênio.
Os cientistas observaram o ácido úrico armazenado nos corpos de baratas. Também foi encontrada uma bactéria endosimbionte – um parceiro – que reside em células especializadas, chamadas de bacteriócitos, nas baratas.
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Uma fotografia de microscópio das bactérias existentes nas baratas que as auxiliam a armazenar ácido úrico. |
Com o nome de Blattabacterium, esta bactéria endosimbionte foi encontrada não somente na Barata americana, como também em várias outras espécies de baratas.
“Estimamos que elas estejam associadas com as baratas por mais de 140 milhões de anos”, diz Sabree. “Elas desempenham um papel duplo: fornecer nutrientes e, dado a sua grande proximidade com o ácido úrico no corpo do inseto hospedeiro, a degradação do ácido úrico para que os níveis dessa substância não fiquem altos demais e matem as baratas”.
Moran, Sabree e seus colegas sequenciaram o genoma da espécie de Blattabacterium
associada à P. americana, na esperança de compreender melhor a natureza do relacionamento entre a bactéria e o inseto. Eles descobriram que a bactéria é capaz de produzir todos os aminoácidos essenciais, muitos aminoácidos não essenciais e várias vitaminas.
Surpreendentemente, nenhum dos genes que se conhece, capazes de codificar enzimas envolvidas na degradação do ácido úrico, foram encontrados no genoma das bactérias, no entanto ela é capaz de usar tanto uréia como amônia, ambos produtos da degradação do ácido úrico, para gerar nutrientes.
A Blattabacterium é capaz de reciclar os dejetos de nitrogênio, “porém ainda não está claro qual é o papel exato que lhe cabe na degradação do ácido úrico”, diz Moran.
“Entretanto”, prossegue ela, “por eras ela provavelmente permitiu às baratas a subsistência em dietas pobres em nitrogênio e a aproveitar dejetos nitrogenados, capacidades cruciais no nicho ecológico e na distribuição global das espécies de baratas”.
Cheryl Dybas, NSF
Enxergando células antes invisíveis
[Livremente traduzido de: Seeing Previously Invisible Molecules for the First Time ]
Uma nova técnica de microscopia revela moléculas, antes invisíveis, em cores
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Imagens de células sanguíneas individuais dentro de um vaso capilar na orelha de um rato. |
22 de outubro de 2009
Uma equipe de quimicos de Harvard, liderada por X. Sunney Xie, desenvolveu uma nova técnica de microscopia para visualizar, em cores, moléculas com fluorescência indetectável. O processo, de temperatura ambiente, permite aos pesquisadores identificar moléculas que antes não podiam ser vistas, em organismos vivos e pode ter vastas aplicações em imageamento diagnóstico e pesquisas biomédicas.
Os resultados obstidos pelos cientistas foram publicados na edição de 22 de outubro da Nature. A pesquisa foi parcialmente financiada pela Fundação Nacional de Ciências (NSF).
A fluorescência é o fenômeno onde um elétron que faz parte de uma molécula, absorve a energia da luz e passa para um nível quântico acima – fica em estado excitado – sendo esse quantum de energia igual à da partícula portadora da energia eletromagnética, o fóton. Após uma breve permanência nesse estado excitado, o elétron volta a seu nível de energia anterior, ou estado fundamental, emitindo um novo fóton. A energia do fóton liberado está na faixa de comprimento de onda da luz visível, durando apenas uns poucos bilionésimos de segundo.
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Imagem do envio de “azul de toluidina” até a camada mais externa da pele da orelha de um rato |
Muitas moléculas coloridas e biologicamente importantes, tais como a hemoglobina – uma proteína portadora de oxigênio nos glóbulos vermelhos do sangue – absorvem a luz, porém não ficam fluorescentes. Em lugar disso, elas liberam a energia transitória em comprimentos de onda não visíveis (calor).
Como diz Xie: “Já que essas moléculas não ficam fluorescentes, elas foram literalmente ignoradas pelos modernos microscópios ópticos”.
Então, para detectar essas moléculas não fluorescentes nos sistemas biológicos, Xie e sua equipe desenvolveram uma nova técnica de microscopia com base na emissão estimulada.
A emissão estimulada foi primeiramente descrita por Albert Einstein em 1917 e é a base dos lasers atuais. Em resumo, é um processo pelo qual um elétron em estado excitado, perturbado por um fóton com a energia adequada, decai para seu estado fundamentas produzindo um fóton adicional.
A nova técnica de microscopia de Xie gera e grava um sinal de emissão estimulada mediante o uso de dois pulsos, cuidadosamente escalonados, um de excitação e outro de estimulação. Cada pulso tem uma duração incrivelmente curta de aproximadamente 200 femtossegundos e uma frequência de 76 MHz. Um femtossegundo é um bilionésimo de um milionésimo, ou 10-15, de segundo. Um modulador comuta a intensidade dos pulsos de excitação, ligando e desligando a cinco MHz. Essa modulação cria um sinal de emissão estimulada na mesma frequência. O sinal produzido pelas moléculas não fluorescentes fornece uma imagem de alta sensibilidade das moléculas antes “invisíveis”.
Uma dentre várias possíveis aplicações da invenção dos cientistas é o mapeamento a cores do suprimento de drogas não fluorescentes às células-alvo. Outro possível emprego é o imageamento de pequeninas estruturas, tais como vasos sanguíneos, até de células vermelhas sanguíneas individuais e capilares singelos (vide imagens).
A estrutura e a dinâmica da hemoglobina nos vasos sanguíneos têm um improtante papel em vários processos biomédicos. Dois exemplos desses processos são a transição de estado de tumores, de latente para maligno, e a oxigenação no cérebro.
As técnicas atualmente estabelecidas de imageamento, tais como ressonância magnética e tomografia computadorizada, ou não têm a definição necessária para identificar capilares individualmente, ou precisam de agentes de contraste externos.
Agentes de realce, tais como a proteína fluorescente verde (green fluorescent protein = GFP), vêm sendo extensivamente empregados para observar a atividade de biomoléculas e para distinguir as moléculas-alvo em uma célula. A técnica de realce com GFP fornece imagens com boa definição, porém a proteína, por ter uma molécula demasiadamente grande, pode perturbar os delicados caminhos bilógicos, especialmente quando ela é maior do que a biomolécula que está realçando.
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Imagem do envio de “azul de toluidina” à camada mais externa da pele da orelha de um rato. |
A equipe de Xie mapeou a entrega de uma molécula de droga não fluorescente e imageou vasos sanguíneos sem o uso de agentes de realce fluorescentes. A nova técnica é também capaz de imagear proteínas não fluorescentes em células de bactérias Escherichia coli vivas.
Zeev Rosenzweig, diretor de programa na Divisão de Química da NSF, diz: “Enquanto estudos anteriores fizeram uso de experimentos de sondagem por injeção de energia para obter imagens de moléculas fluorescentes com uma resolução espacial comparável à da microscopia de fluorescência confocal e alta resolução temporal, este estudo usa, pela primeira vez, microscopia de emissão estimulada para obter imagens de moléculas não fluorescentes”.
Embora os potenciais danos causados pela forte luz e a complexidade e o custo do sistema ainda sejam objeto de futuros aperfeiçoamentos para que a técnica obtenha ampla aplicabilidade, “não há dúvida de que o estudo indica um caminho ímpar para imagear uma ampla gama de moléculas, atualmente inacessível aos atuais microscópios de ponta”, como observa Rosenzweig.
“Isso é apenas o começo”, acrescenta Xie. “Muitas aplicações interessantes dessa nova modalidade de imageamento estão por vir”.
Os demais autores do artigo na Nature incluem Wei Min, Sijia Lu, Shasha Chong, Rahul Roy e Gary R.
Holtom. Min e Roy são doutores; Lu e Chong são estudantes de pós-graduação; e Holtom é cientista pesquisador, todos membros do grupo de pesquisas de Xie.
Mais do que a vista alcança…
[ Livremente traduzido daqui: An ‘eye catching’ vision discovery Ah!… Sim… Eu juro que a legenda das ilustrações é essa mesmo…]
Johns Hopkins Medical Institutions
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Quase todas as espécies têm alguma capacidade de detectar a luz. Ao menos três tipos de células na retina nos permitem ver imagens ou distinguir entre o dia e a noite. Agora, os pesquisadores da Escola de Medicina Johns Hopkins descobriram nos peixes um outro tipo de célula que pode sentir a luz e contribuir para o sentido da visão.
Conforme relatado na edição desta semana da Nature,
a equipe de neurocientistas mostra que as células horizontais da retina, que são um tipo de células nervosas que, se pensava, só se comunicavam com células nervosas adjacentes – nem sequer com o cérebro – são fotossensíveis por si próprias.
Segundo diz King-Wai Yau, Ph.D., professor de
neurociência no Departamento Solomon H. Snyder de Neurociência na
Johns Hopkins: “Isto é estarrecedor! Por mais de 100 anos se sabe que os cones e bastonetes são responsáveis por sentir a luz e, portanto, pela visão. Então, a cerca de sete anos, foi descoberto um outro tipo de sensor de luz na retina, revelando um terceiro tipo de célula fotossensível nos mamíferos, de forma que nos dispusemos a pesquisar se isso era verdade em outros vertebrados também”.
Focalizando a pesquisa no fotossensor de melanopsina, o qual é responsável por diferenciar o dia da noite, mas raramente está envolvido na visão de imagens — pelo menos, nos mamíferos — a equipe de Yau buscou células que contém melanopsina em outros vertebrados, e encontrou algumas nas células horizontais da retina de peixinhos dourados e bagres.
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Os bagres têm dois tipos de células horizontais: as que se conectam com cones, que respondem à luzes intensas, e as que se conectam com os bastonetes, que respondem à luz suave. A equipe realizou medições elétricas de células horizontais de retina isoladas e descobriu que a luz causava uma mudança de corrente elétrica nas células horizontais tipo-cone, mas não nas células horizontais tipo-bastonete.
As células horizontais, segundo Yau, permitem a intercomunicação entre células foto-receptoras adjacentes, permitindo que essas células comparem a luz que estão sensoreando, um processo necessário para que o cérebro veja as imagens. “O cérebro processa o que ele vê dentro do contexto do ambiente”, explica Yau. “Isso permite que nosso cérebro veja bordas e contornos — as células horizontais são a razão de podermos reconhecer uma face que vemos, por exemplo”.
Testando luzes em diferentes comprimentos de onda, a equipe descobriu que essas células horizontais dos peixes são milhares de vezes menos fotossensíveis do que os cones. Yau aduz: “Em suma, o efeito da luz sobre as células horizontais é sutil, talvez permitindo que os olhos desses animais faça o ajuste fina de suas funções para condições diferentes de iluminação ambiente. Mas o mero fato dessas células horizontais serem sensíveis à luz é uma descoberta bastante surpreendente e muda nossa compreensão das retinas como um todo”.
Aprender mais sobre como a sensibilidade à luz das células horizontais contribui para a visão de imagens, vai necessitar o estudo de retinas completas, não só de células isoladas. Yau que busca compreender a visão em si, declara: “Pode ser que ainda haja outras células fotossensíveis nos olhos sobre as quais ainda não sabemos”.
Os autores do artigo são Ning Cheng, Takashi Tsunenari e Yau, todos da Johns Hopkins.
Mudanças climáticas: a natureza dá alertas antecipados
[ Traduzido daqui: Sudden Collapse in Ancient Biodiversity: Was Global Warming the Culprit? ]
Cientistas descobrem sinais de alerta antecipado emitidos por ecossistemas em risco
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Antigas folhas fósseis contam uma história sobre uma súbita perda de biodiversidade que pode acontecer novamente. |
18 de junho de 2009
Os cientistas desenterraram um contundente indício da ocorrência de um súbito colapso da biodiversidade entre as plantas na antiguidade. O achado de folhas fossilizadas com 200 milhões de anos de idade no Leste da Goenlândia conta essa saga, trazendo sua mensagem através dos tempos até o dia de hoje.
Os resultados da pesquisa aparecem na edição desta semana da Science.
Os pesquisadores ficaram surpresos em descobrir que um provável suspeito de ser o responsável pela perda de vida vegetal, era um pequeno aumento do gás de efeito estufa dióxido de carbono que fez com que a temperatura da Terra subisse.
O aquecimento global vem sendo por muito tempo considerado como o culpado por extinções – a surpresa reside em que muito menos dióxido de carbono na atmosfera pode ser necessário para levar um ecossistema além do ponto sem retorno do que se pensava antes.
“Os registros da história climática da antiguidade da Terra têm produzido descobertas espantosas que abalam as fundações de nossos conhecimento e compreensão das mudanças climáticas nos tempos modernos”, diz H. Richard Lane, diretor de
programa na Divisão de Ciências da Terra da Fundação Nacional de Ciências (NSF), que financiou parcialmente a pesquisa.
Jennifer
McElwain do University College Dublin, autora principal do artigo, alerta que o dióxido de enxofre emitido por extensas erupções vulcânicas, pode ter tido também um papel na extinção das plantas.
“Nós não temos meios, atualmente, para detectar mudanças no dióxido de enxofre no passado, de forma que é difícil avaliar se o dióxido de enxofre, além da elevação do dióxido de carbono, influenciou ou não esse padrão de extinção”, diz ela.
O intervalo de tempo em estudo, no limite entre os períodos Triássico e Jurássico, é conhecido há tempos pelas extinções de plantas e animais.
Até esta pesquisa, pensava-se que o ritmo das extinções tinha sido gradual, ocorrendo ao longo de milhões da anos.
Segundo os cientistas, tem sido notoriamente difícil esclarecer os detalhes acerca do ritmo da extinção através dos fósseis, porque os fósseis só podem dar imagens instantâneas ou vislumbres de organismos que uma vez existiram.
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Cientistas recolhem fósseis na Groenlândia |
Empregando uma técnica desenvolvida pelo cientista Peter Wagner do Museus de História Natural de Washington da Smithsonian
Institution, os pesquisadores puderam detectar, pela primeira vez, sinais muito anteriores de que esses antigos ecossistemas já estavam se deteriorando – antes das plantas começarem a se extinguir.
O método revela os sinais de alerta antecipado de que um ecossistema está com problemas, em termos de risco de extinção.
Wagner explica: “As diferenças de abundâncias de espécies nos primeiros 20 metros dos penhascos [no Leste da Groenlândia] onde os fósseis foram coletados, são do tipo esperado. Mas os 10 metros finais apresentam perdas de diversidade dramáticas que excedem em muito o que poderíamos atribuir a um erro na coleta: os ecossistemas tinham cada vez menos espécies”.
Acredita-se que, por volta de 2100, o nível do dióxido de carbono na atmosfera do planeta possa chegar até duas e meia vezes o nível atual.
McElwain diz: “Esse é o cenário da pior hipótese, mas é exatamente esse o nível [900 partes por milhão] em que detectamos a falência da biodiversidade na antiguidade”.
“Precisamos prestar atenção aos sinais de alerta antecipado da deterioração dos ecossistemas atuais. Nós aprendemos com o passado que altos níveis de extinção de espécies – até 80% delas – podem ocorrer muito de repente, mas eles são precedidos por um longo intervalo de mudanças ecológicas”.
A maior parte dos ecossistemas modernos ainda não chegou ao ponto sem retorno em resposta às mudanças climáticas, segundo os cientistas. Porém muitos já entraram em um período de mudança ecológica prolongada.
“Os sinais de aleta antecipado são ofuscantemente óbvios”, declara McElwain. “As maiores ameaças à manutenção dos atuais níveis de biodiversidade são as mudanças no uso da terra, tais como o desflorstamento. Porém até mudanças relativamente pequenas no dióxido de carbono e na temperatura podem ter consequências inesperadamente severas sobre a saúde dos ecossistemas”.
O artigo, “Fossil
Plant Relative Abundances Indicate Sudden Loss of Late Triassic
Biodiversity in East Greenland”, tem como co-autores McElwain, Wagner
e Stephen Hesselbo da Universidade de Oxford.
Como elas sabem se eles vão ser bons pais?
Seleção de Parceiros: Como ela sabe se ele vai tomar conta dos filhos?
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New Haven, Connecticut — Por todo o reino animal, cores berrantes e comportamentos elaborados servem como “anúncios” para atrair parceiras. Mas o que esses anúncios prometem e o que há de verdade nessa propaganda? Os pesquisadores em Yale teorizam que, quando os machos têm que ajudar na criação de suas crias, os sinais emitidos pelos machos serão consistentemente honestos — e que eles podem devotar mais energia para cuidar das crias do que em serem atraentes.
A ideia de que os machos exibem suas melhores qualidades para atrair as fêmeas, não é nova, nem a ideia de que eles podem estar fazendo uma propaganda enganosa. Mas novas descobertas revelam que a honestidade na propaganda é um dos maiores fatores de sucesso da mesma, como verificado por Natasha Kelly, uma estudante de pósgraduação em ecologia e biologia evolutiva em Yale e principal autora do estudo.
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A cauda rodada de um pavão — ou o gestual e a postura agressivos de um sujeito em um bar — são “anúncios” ou comportamentos de acasalamento que custam um bocado de energia para manter. Quando a energia de um macho fica pesadamente focalizada em manter sua aparência, ele pode ter deixado bem pouca energia para cuidar das crias. Mas isso pode não ser importante, dizem os pesquisadores — para as espécies onde eles realmente não precisam cuidar dos filhos.
Pesquisas anteriores sugeriam que, em determinadas circunstâncias, os machos poderiam estar sendo desonestos acerca de suas habilidades como pais e ainda assim terem alto índice de sucesso reprodutivo. Este novo modelo, publicado na versão online de Proceedings of the Royal Society B,
examina a confiabilidade dos sinais de acasalamento emitidos pelos machos, quando eles têm que cuidar de suas crias — um aspecto que estava ausente nos estudos anteriores.
Existem várias espécies nas quais os machos poderiam, mas não têm que, ajudar na criação dos filhos — porque as fêmeas podem escolher os relapsos. Os pesquisadores de Yale se focalizaram nessas espécies, tais como o esgana-gata, na qual as fêmeas não podem se dar ao luxo de escolher os malandros e machos que não cuidem das crias, porque isso aumenta demais os riscos para a sobrevivência da progenia.
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“Este novo trabalho mostra que, quando os machos não conseguem escapar do custo de cuidar das crias, suas propagandas tenderão a informar de maneira confiável sua capacidade em prover cuidados para as crias”, declara a autora sênior Suzanne Alonzo, professora assistente de ecologia e biologia evolutiva em Yale.
“Esse item tem maior peso onde os machos são obrigados a dar proteção às crias”, explica Kelly. “Nesse caso, o cara quieto no canto pode estar fazendo a propaganda mais confiável sobre ser um bom par”.
Esta pesquisa foi financiada pela Fundação Nacional de Ciências e pela Universidade Yale.
Artigo: Proceedings of the Royal Society B, publicado online antes da versão impressa em 11 de junho de 2009,
doi: 10.1098/rspb.2009.0599
Suzanne Alonzo http://www.eeb.yale.edu/alonzo/index.htm
ecology and evolutionary biology http://www.eeb.yale.edu/
Natasha Kelly http://www.eeb.yale.edu/people/fourth.htm
A conversa entre as algas e os corais
A quebra nas comunicações está causando o declínio dos recifes de coral por todo o mundo
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Os cientistas descobriram que a “Comunicação” é de importância vital nos corais. |
28 de maio de 2009
Parece que os corais têm uma complexidade genética que rivaliza com a dos seres humanos, tendo sofisticados sistemas de comunicação biológica que estão sob a pressão das mudanças globais, e só conseguem sobreviver apoiados pelo adequado funcionamento de um intrincado relacionamento simbiótico com as algas que vivem no interior de seus corpos – afirmam os pesquisadores em um artigo publicado na edição desta semana da revista Science.
As rupturas nesses sistemas biológicos e de comunicações são a causa básica do branqueamento do coral e do colapso dos ecossistemas dos recifes de coral por todo o mundo.
Virginia Weis, uma zoóloga da Universidade do Estado do Oregon diz: “Já conhecíamos por algum tempo o funcionamento em geral dos corais e os problemas que eles vêm enfrentando por causa das mudanças climáticas”.
“Mas, até bem recentemente, se sabia muito menos acerca de sua biologia fundamental, da estrutura de seu genoma e da comunicação interna. Só quando entendermos realmente como sua fisiologia funciona, poderemos saber se eles podem se adaptar às mudanças climáticas, ou se temos algum modo de ajudá-los”.
Corais que criam recifes estão enfrentando severas ameaças ambientais, afirma Clayton Cook, diretor de programa na Divisão de Sistemas Integrativos e Organísmicos da Fundação Nacional de Ciências (NSF), que financiou a pesquisa. “As mais evidentes são os eventos de branqueamento ligados à elevação das temperaturas dos oceanos e os efeitos da acidificação dos oceanos na construção de recifes”.
“É um ponto crítico a compreensão das bases celulares e moleculares de como os corais respondem a essas ameaças. Essa pesquisa demonstra a importância de tais processos básicos como respostas imunológicas para essas questões de importância global”.
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Os corais vivos são compostos por pólipos individuais em cima de um esqueleto de carbonato de cálcio. |
Os corais são pequenos animais, pólipos que existem como indivíduos geneticamente idênticos e podem se autodefender e matar plâncton para comer. Nesse processo eles também secretam carbonato de cálcio que se torna a base do esqueleto externo onde vivem.
Esses depósitos calcificados podem crescer até enormes tamanhos, em longos períodos de tempo, e formar os recifes de coral – um dos ecossistemas mais produtivos do mundo que pode abrigar mais de 4.000 espécies de peixes e muitas outras formas de vida marinha.
Porém os corais não são realmente auto-suficientes. Dentro de seus corpos eles abrigam algas altamente produtivas – outra forma de vida marinha – que pode fixar carbono, usando a energia do Sol para realizar fotossíntese e produzir açúcares.
“Algumas das algas que vivem dentro dos corais são surpreendentemente produtivas e, em alguns casos, dão 95% dos açúcares que produzem para o coral usar como energia”, diz Weis. “Em troca, as algas ganham nitrogênio, um nutriente limitado no oceano, se alimentando com os dejetos do coral. É uma relação simbiótica precisamente desenvolvida”.
Entretanto, os cientistas estão aprendendo que esse relacionamento também é baseado em um delicado processo de comunicação das algas para os corais, dizendo que as algas “pertencem” ao local e que “tudo vai bem”. Se não fosse assim, os corais tratariam as algas como parasitas ou invasoras e tentariam matá-las.
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Esta ampliação mostra uma colônia de corais, após a remoção dos animais. O que sobra é uma matriz de carbonato de cálcio. |
“Agora acreditamos que o que está acontecendo quando a água se aquece ou alguma outra coisa estressa o coral, é que a comunicação das algas para os corais se rompe e a mensagem de tudo-está-bem não consegue passar”, explica Weis.
“As algas essencialmente saem de seu esconderijo e encaram uma resposta imunológica do coral”.
Weis diz que esse processo de comunicação interna não é diferente de alguns outros processos biológicos encontrados em pessoas e animais. Uma das revelações da pesquisa recente, diz ela, é a enorme complexidade da biologia do coral e sua similaridade à de outras formas de vida.
Um gene que controla o desenvolvimento do esqueleto nos seres humanos, por exemplo, é idêntico ao gene existente no coral que os ajuda a desenvolver um esqueleto externo – conservado em espécies diferentes pelos milhões de anos desde que os caminhos da evolução de ambos se separou, a partir de um ancestral comum.
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As descobertas dos pesquisadores foram publicadas na edição de 29 de maio de 2009 da revista Science. |
Ainda há muito o que aprender acerca desse processo, segundo os pesquisadores, e existem tremendas variações nele. Existem 1.000 espécies de corais e talvez milhares de espécies de algas, todos se misturando e se combinando em uma dança simbiótica.
Essa variação, ao menos, traz alguma esperança – assim esperam os cientistas – de que se encontrará novas combinações que possam se adaptar melhor às condições mutantes das temperaturas e acidez dos oceanos, e outras ameaças.
Algumas estimativas sugerem que 20% dos recifes de coral do mundo já estejam mortos e outros 24%, ameaçados.
A acidificação dos oceanos prevista para o próxmo século deve diminuir a calcificação do coral em até 50% e promover a dissolução dos esqueletos do coral – observam os pesquisadores.
“Talvez haja alguma coisa que possamos fazer para ajudar a identificar e proteger as espécies de coral que possam sobreviver em condições diferentes”, argumenta Weis.
“Talvez não tenhamos que somente ficar assistindo os recifes de coral do mundo desaparecerem”.
Ratatouille…
Descoberta significativa para o rastreamento de doenças transmitidas por roedores
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Os ratos em Baltimore, e provavelmente em outras áreas urbanas, são bairristas. |
27 de maio de 2009
Nessa vida de ratos, uma coisa é certa: não há lugar como nossa casa.
Agora, um estudo publicado nesta semana em Molecular Ecology descobre que isso é verdade tanto para pessoas, como para ratos.
Embora os ratos urbanos pareçam circular livremente, a maioria forma bairros distintos onde passam a maior parte de suas vidas.
Tal com qualquer outra cidade grande, Baltimore, Matyland., tem vários bairros movimentados – cada um com personalidade própria. Porém, os cientistas da Escola de Saúde Pública Bloomberg da Universidade Johns Hopkins afirmam que os humanos não são os únicos habitantes de Baltimore bairristas.
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Em Baltimore, os cientistas descobriram que ratos — e as doenças que eles carregam — permanecem perto de casa. |
Os ratos tipicamente permanecem perto de suas moradias, raramente se aventurando a mais de um quarteirão de distância. Entretanto, em face do perigo, alguns roedores podem viajar quase quinze quilômetros para repovoar áreas abandonadas.
Uma compreensão sobre como os ratos nas áreas urbanas se interconectam fornece informações sobre quais populações podem espalhar doenças, segundo Sam Scheiner, diretor de programa na Divisão de Biologia Ambiental da Fundação Nacional de Ciências (NSF), que financiou a pesquisa através do programa de Ecologia de Doenças Infecciosas (em conjunto com os Institutos Nacionais de Saúde).
O porto de Baltimore já foi um grande terminal de grãos, o que pode explicar por onde os ratos marrons (Rattus norvegicus) foram introduzidos na cidade. Os ratos marrons, também conhecidos como rato castanho e ratazana, podem chegar a pesar um quilo e transmitem várias doenças para as pessoas.
A despeito dos custosos esforços para erradicação deles, o número de ratos em Baltimore não mudou nos últimos 50 anos, afirma o cientista Greg Glass da Johns Hopkins, co-autor do artigo na Molecular Ecology junto com outros pesquisadores da Johns Hopkins e da Escola de Medicina da Universidade Yale.
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Ratos marrons e outros deixam rastros de sua passagem. |
Para entender por que, os pesquisadores capturaram perto de 300 ratos de 11 áreas residenciais de Baltimore e realizaram estudos genéticos para saberem se os ratos eram aparentados. Os cientistas descobriram que os ratos de Baltimore Leste eram separados de suas contrapartes, não aparentadas, do lado Oeste por um largo curso de água, conhecido como Jones Falls.
Dentro desses hemisférios, as famílias de ratos formam comunidades menores que ocupam áreas de cerca de 11 quarteirões. Cada comunidade se subdivide em bairros que abrangem pouco mais do que um beco médio. Para um rato da cidade, esse beco é o lar doce lar.
As descobertas indicam que, embora os ratos raramente emigrem, os esforços de erradicação restritos a certos bairros podem sair pela culatra, encorajando os roedores a repovoar outras áreas e espalhar ainda mais as doenças. A melhor solução pode ser um esforço em uma escala muito maior, direcionado a famílias inteiras.
