O Universo nas últimas semanas
Na última semana de 2011, a colaboração Double Chooz, que estuda os antineutrinos do elétron emitidos pela usina nuclear francesa de Chooz e conta com participação brasileira, publicou online os resultados de sua medida do “ângulo de mistura θ13“, uma quantidade relacionada com o fenômeno chamado de oscilação, pelo qual os neutrinos de diferentes tipos podem se transformar em outros. O fato dos dados de Double Chooz, bem como de outros experimentos, o T2K e o MINOS, indicarem que esse ângulo e os demais são diferentes de zero é uma boa notícia, porque de acordo com a teoria isso permitirá aos físicos medirem outro parâmetro relacionado com a chamada “violação de carga-paridade”. Medir essa quantidade vai ajudar a explicar como a matéria se tornou diferente da antimatéria no início do universo e assim não foi aniquilada completamente.
O par de sondas Grail, da Nasa, começou a orbitar a Lua no fim de semana do réveillon. As sondas vão mapear o campo gravitacional da Lua com uma precisão que vai dar uma ideia da composição de seu interior. Seus também vão podem ajudar a entender porque a face que vemos da Lua tem um relevo suave enquanto o outro lado do satélite é montanhoso e testar a hipótese de que a Lua na verdade é fruto da colisão de dois satélites anteriores.
Em artigo na revista PNAS, pesquisadores confirmaram que a única amostra de quasicristal já encontrada na natureza deve ter origem extraterrestre. Sofia Moutinho, da Ciência Hoje, tem os detalhes.
Ainda no mundo dos minerais exóticos, um mineral descoberto primeiramente em uma amostra trazida da Lua por astronautas da Apolo 11, a tranquilitita, foi encontrada analisando rochas da Austrália com microscopia eletrônica. Os geólogos acreditam que o mineral deve certamente existir em outras partes do globo. As propriedades da tranquilitita permitem que se aplique nela um método para determinar a idade das rochas, baseado na lenta transformação de átomos de urânio em chumbo.
Um estudo de biomecânica publicado na Nature demonstrou com câmeras de alta velocidade e modelos matemáticos como uma cauda longa e flexível ajuda lagartos e robôs a cair e saltar agilmente, sem se desiquilibrar. O mesmo deve ter valido para dinossauros como o velociraptor. Veja o vídeo.
Em reportagem na Nature, Nicolas Jones destacada cinco experimentos de física tão insanamente difíceis e importantes quanto a busca por novas partículas elementares no LHC: 1) Detectar a composição atmosférica de exoplanetas já é possível para gigantes gasosos e super Terras usando os telescópios espaciais Hubble e Spitzer, e será possível para planetas do tamanho da Terra com o sucessor do Hubble, o James Webb. 2)Usar espectroscopia de altíssima precisar para buscar por diferenças na vibração de uma dupla de moléculas que são quase idênticas, cuja estrutura de uma é o espelho da outra pode revelar melhor como a força nuclear fraca distingue a esquerda da direita, o que vai ajudar a entender melhor tanto as forças fundamentais do universo, como o mistério de por que nos seres vivos só encontramos a versão canhota dessas moléculas. 3)Buscar por dimensões espaciais extras usando uma balança de torsão com precisão de bilionésimos de grau para medir desvios na força gravitacional em escala micrométrica. Até agora, experimentos de uma equipe da Universidade de Washington já verificaram que não existem dimensões extras maiores que 44 micrômetros. 4) Detectar ondas gravitacionais monitorando ao longo de dez anos os flashes de radiação que 20 pulsares emitem milhares de vezes a cada segundo. A ideia é procurar por desvios na frequência ultraprecisa desses pulsares causadas por ondas gravitacionais passando entre eles e a Terra, geradas por exemplo por pares de buracos negros gigantes em rota de colisão. 5) Redefinir o quilograma com base em uma constante fundamental da natureza, a constante de Planck, que físicos experimentais vêm medindo por dois métodos diferentes e chegando a resultados levemente diferentes.
Na mesma revista, Ron Cowen reporta como os teléscópios espaciais Corot e Kepler, famosos por suas descobertas de exoplanetas, também estão revolucionando o estudo do interior das estrelas por meio das ondas que propagam dentro delas e chegam a sua superfície e afetam seu brilho em uma parte em mil – a astrosismologia. Até agora, essas observações confirmam que as estrelas tem o tamanho esperado, mas a distribuição de suas massas é menor do que a teoria prevê. Observações do Kepler também permitiram examinar a evolução do interior de gigantes vermelhas, o tipo de estrela que o Sol deve se transformar daqui uns 5 bilhões de anos. Se a missão Kepler for estendida por mais alguns anos, será possível comparar os ciclos de atividade magnética do Sol com os de outras estrelas.
Também na Nature, um grupo de físicos descreve uma nova técnica para resfriar átomos presos em uma armadilha feita de raios laser entrecruzados, chamada de rede ótica. Diferente de outros métodos baseados em colisões aleatórias que removem átomos com maior energia, o novo método aplica uma série de modulações na luz laser e pode em princípio alcançar temperaturas abaixo do que é possível atualmente (menos que 10-12Kelvins)
Mais sobre fragmentação e Mata Atlântica
Só agregando mais informações interessantes à matéria que escrevi para a revista Pesquisa Fapesp sobre a diversidade de animais em habitats fragmentados.
O modelo que Renata Pardini e seus colegas da USP criaram para explicar a diversidade de pequenos mamíferos nas paisagen fragmentada de Mata Atlântica tem sérias implicações para o Pacto Pela Restauração da Mata Atlântica, um grande esforço do governo e ONGs que pretende dobrar a cobertura da Mata Atlântica até 2050. Para saber mais sobre o Pacto e a situação atual das florestas brasileiras, recomendo vocês lerem a reportagem de Isis Diniz na edição de maio da Scientific American Brasil.
Um dos ingredientes-chave do modelo é levar em consideração a capacidade de locomoção dos animais, que nem sempre é a que imaginamos. A maioria das pessoas acha que as aves, por serem capazes de voar, não tem limites para se locomover. Mas nem sempre é o caso. Às vezes uma simples estrada é um obstáculo intransponível, como um grupo de pesquisadores da Unesp verificou, reporta Luiz Cristino na edição de maio da Unesp Ciência.
Como prever (e evitar) o colapso de ecossistemas?
A revista Pesquisa Fapesp deste mês traz uma reportagem minha sobre biólogos que querem entender porque alguns trechos do que restou da Mata Atlântica preservam uma grande diversidade de animais e outros não. Em um artigo científico publicado ano passado na PLoS ONE, os pesquisadores Renata Pardini, Adriana Bueno, Toby Gardner, Paulo Prado e Jean Paul Metzger, explicaram porque isso acontece com um modelo que comprovaram analisando os dados de um levantamento das populações de pequenos mamíferos (roedores e marsupiais) no planalto paulista. “Um trabalho insano”, foi como Pardini descreveu para mim o esforço de coleta dos pequenos mamíferos que realizou com Adriana. Em cada um dos 68 pontos de coleta, seja dentro de fragmentos ou da mata contínua, as zoólogas passavam 32 dias registrando os animais que caiam nas armadilhas, uma série de 11 baldes de 60 litros enterrados no chão da floresta, distantes 10 metros um dos outros. Identificar as espécies também foi um desafio, pois havia relativamente pouca informação sobre os animais, por serem pequenos, noturnos e furtivos. Trabalhando junto com taxonomistas, chegaram a encontrar uma espécie de um gênero novo, o roedor Drymoreomys albimaculatus.
O modelo, porém, não vale só para a Mata Atlântica, nem só para pequenos mamíferos, mas em princípio para qualquer espécie animal vivendo em um habitat fragmentado:
Segundo o modelo, o colapso das populações seria causado pela combinação de processos que ocorrem em duas escalas: local e regional. Os processos com efeito regional estão ligados à dificuldade de migrar de um fragmento de floresta para outro. Condicionada à área total de matas remanescentes na região, essa dificuldade aumenta com o avanço do desmatamento, pois crescem exponencialmente as distâncias separando os trechos de florestas – e muitas espécies, até pássaros como o trepador-coleira (Anabazenops fuscus), não se deslocam de um fragmento a outro quando há pastagens ou estradas no caminho. Presos a áreas restritas, essas espécies se tornam mais suscetíveis a processos que influenciam as extinções em escala local, como a redução na área dos fragmentos, que diminui o tamanho das populações.
O mais importante é que esse modelo pode orientar decisões sobre o melhor modo de aplicar recursos para conservar e recuperar a mata atlântica. Segundo os pesquisadores, ele prevê, por exemplo, que os eventos que precedem a extinção dariam pistas de sua chegada com antecedência. A maneira como as espécies se distribuem nos fragmentos de uma região sinaliza quando a biodiversidade está no limite de cair abruptamente, mas ainda tem boa chance de ser recuperada. “Nessas condições, pequenos investimentos de restauração que facilitem o fluxo de animais entre os fragmentos produziriam um retorno grande”, diz Metzger. “Se quisermos aumentar a cobertura florestal da mata atlântica com ganhos rápidos de diversidade biológica, é nessa faixa [regiões com 20% a 40% de remanescentes] que temos de atacar.”LINK
Essa é mais uma pesquisa que vai na tendência atual de buscar sinais nos ecossistemas que indiquem que esses estejam perto do colapso, influenciadas pelas ideias de ecólogos como Marten Scheffer (veja uma palestra dele aqui). Mês passado um experimento em um lago nos EUA conseguiu observar justamente isso. Os trabalhos nessa área parecem bem adiantados em ecossistemas aquáticos e estão apenas começando em outros ecossistemas (ecólogos, me corrigam!).
Na verdade, me interessei em fazer a reportagem inicialmente porque o modelo dos pesquisadores é inspirado em parte em resultados de simulações de computador do desmatamento, cujos resultados podem ser entendidos por uma teoria que vem da física-matemática, a teoria da percolação, que estuda o grau de conexão entre pontos em uma rede bidimensional. Os resultados das simulações sugerem que, à medida que a cobertura de vegetação nativa diminui, seus fragmentos sofrem transformações abruptas durante o processo, parecidas com as transições de fase que a água passa durante sua fervura ou congelamento. Uma dessas transformações é o distanciamento exponencial dos fragmentos. De início, o desmate afasta lentamente os fragmentos, até que de repente, a distância entre eles começa a aumentar exponencialmente. Essas transformações foram confirmadas também por estudos de paisagens reais, feitos por Metzger e outros pesquisadores. Em um artigo publicado em 2006 na revista Landscape Ecology, por exemplo, Metzger e seu então aluno de mestrado Francisco de Oliveira Filho analisaram por fotos de satélite a evolução do desmatamento de três áreas diferentes na Amazônia ao longo de 14 anos. Embora cada uma das áreas tenha sido desmatada de maneiras diferentes (uma por pequenas propriedades ao longo de um estrada, outra por propriedades distribuídas irregularmente e a última por grandes fazendas), eles observaram nos três casos mudanças bruscas ao longo do tempo nos tamanhos dos fragmentos e nas distâncias entre eles.
crédito da imagem: © 2010 Pardini et al. T, doi:10.1371/journal.pone.0013666.g002
Barco feito de formigas vivas (!)
Construir uma balsa com seus próprios corpos é a solução que as formigas-de-fogo (Solenopsis invicta) habitantes das planícies alagadas da Argentina encontraram para sobreviverem a constantes enchentes. Meros 3 minutos é o tempo que um grupo de 8 mil dessas formigas leva para criar uma balsa viva, capaz de flutuar por meses até achar terra firme.
As formigas fluem como um líquido vivo (veja o vídeo abaixo), descobriu um grupo de engenheiros do Instituto de Tecnologia da Georgia, EUA, que estuda esses insetos em busca de inspiração para construir minirrobôs. Em laboratório, eles observaram o comportamento coletivo das formigas ao criarem as balsas, bem como congelaram as estruturas em nitrogênio líquido para examiná-las por microscopia eletrônica.
A balsa é formada pelos corpos das formigas agarrando e mordendo umas as outras. O exoesqueleto dos insetos é coberto com uma camada de cera que repele a água. Assim, a balsa flutua pela força de repulsão entre a tapeçaria feita de formigas e a tensão superficial da água. A balsa também flutua com ajuda de bolhas de ar entre os corpos, que permitem ainda que cada formiga possa respirar. Não é incrível?
Soube via Not Exactly Rocket Science e Inside Science News Service. A pesquisa foi publicada em artigo na edição desta semana da revista PNAS.
Crédito da imagem: Nathan Mlot
Agito de animais marinhos pode afetar clima
Ventos e marés forçam a água das calmas camadas profundas dos oceanos a subirem e descerem, misturando e distribuindo ao longo do caminho sais nutrientes, oxigênio, gás carbônico e o calor que mantêm ecossistemas marinhos e o equilíbrio do clima global. Em artigo na Nature de 30 de julho, uma dupla de bioengenheiros apresentou evidências que faltavam para provar que além dos vento e das marés, a natação dos animais pode ser a terceira grande força que garante a mistura global dos oceanos.
A maioria dos oceanógrafos torcia o nariz para a ideia de que o movimento coletivo de incontáveis nadadeiras, tentáculos e patinhas contribuiria para a mistura global. Isso porque o rastro de turbulência na água provocado pela passagem dos animais parecia ter pouco alcance. Ninguém deu muita bola quando, em 1953, o físico Charles Galton Darwin, neto do grande biólogo Charles Darwin, propôs que, além do rastro de turbulência, um animal nadando verticalmente produziria atrás dele uma correnteza de força suficiente para arrastar água a distâncias consideráveis.
John Dabiri e Kakani Katija, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, calcularam a intensidade desse efeito e perceberam que ele poderia ser importante. Resolveram, então, mergulhar com cardumes de água-vivas Mastigias em uma lagoa salgada na ilha da República de Palau, Oceano Pacífico. Mediram a velocidade das partículas de uma tinta verde espalhada pelas água-vivas usando uma câmera equipada com raio laser. Descobriram que noventa por cento da mistura da tinta na água aconteceu pelo efeito proposto pelo neto de Darwin.
No mesmo artigo na Nature em que apresentam suas medidas das água-vivas, Dabiri e Katija estimam que por meio do efeito de Darwin a energia cinética transferida pela natação de todos os animais marinhos (do zooplâncton às baleias) à água dos oceanos chega a potência de um trilhão de Watts, uma potência comparável a dos ventos e das marés. Embora o efeito deva certamente ser importante onde há migrações verticais de grandes populações–caso dos cardumes de krill na Antártica, onde já se comprovou que a energia transferida pelos pequenos crustáceos é grande–alguns pesquisadores ainda duvidam que o efeito tenha importância global. Se futuros estudos comprovarem a estimativa de Dabiri e Kajita, então os modelos de clima global precisarão ser modificados para levar o efeitos dos animais em conta, algo que ninguém sabe ainda como fazer.
FONTES: Nature News, New Scientist, National Geographic News, Science News, Wired Science Blog, Science NOW, BBC, Physics World.
Esponja marinha equipada com rede de “fibra ótica”
Tethya aurantium, a “laranja-do-mar”. Fonte: Wikimedia Commons
A mãe natureza inventou as fibras óticas, centenas de milhões de anos antes de nós, concluiu um grupo de biólogos alemães. Eles descobriram que esponjas da espécie Tethya aurantium (“laranja-do-mar”) são capazes de absorver a luz de seu ambiente aquático e canalizá-la para dentro de seus corpos. A luz penetra no interior do animal marinho em um zigue-zague de múltiplas reflexões nas paredes internas de canudinhos de dióxido de silício (principal componente dos vidros comuns) que fazem parte de estruturas micoscópicas em forma de estrela, chamadas de espículas.
O princípio de propagação da luz pelas espículas é o mesmo pelo qual um pulso de luz é transmitido pelas fibras óticas. Uma rede de espículas forma o exoesqueleto que sustenta o corpo da esponja–organismo feito de várias células, mas sem nervos, músculos, ou qualquer outro tipo de órgão ou tecido. Apesar de primitivos, são os únicos animais conhecidos com “fibras óticas”. A luz canalizada permite que algas e cianobactérias vivendo no interior da esponja ao redor das espículas façam fotossíntese, produzindo nutrientes essenciais para o crescimento da esponja.
O que os biólogos fizeram para descobrir tudo isso? Em um local escuro, inseriram papel sensível à luz dentro das laranjas-do-mar e, depois, acenderam as luzes. Quando extrairam o papel de dentro das esponjas, viram que os pontos no papel impressionados pela luz coincidiam com as pontas das espículas. No artigo publicado no Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, os pesquisadores ainda observam que a silica de origem biológica pode ser sintetizada em laboratório para aplicações tecnológicas. LINK
Arte com antibióticos e sangue humano
Crédito: Luciano Paulino Silva, Embrapa
O que é isso? Três rosquinhas que assaram demais? Na verdade, são três células vermelhas de sangue humano, corroídas pela substância antibiótica filometilina, extraída da pele da rã Phyllomedusa hypochondriallis. O brasileiro Luciano Paulino Silva obteve a imagem por um microscópio de força atômica, que funciona como uma espécie de toca-discos de vinil, com um braço com uma agulha na ponta. A agulha passa sobre as células e, à medida que sobe e desce pela ação das forças moleculares, desenha a imagem, que ganhou prêmio de segundo lugar ano passado em um concurso internacional de fotografia microscópica. LINK
Cientistas descrevem código genético de dois parasitas da malária
Microgametócito de P. vivax em uma amostra de sangue. Fonte: Wikimedia Commons
Cientistas mapearam os genomas de dois agentes causadores da malária, a doença que, de acordo com a Organização Mundial de Saúde, matou 881 mil pessoas e infectou 247 milhões no mundo todo em 2006.
Os novos dados ajudarão a desenvolver remédios e vacinas para combater a doença transmitida pelos mosquitos Anopheles, afirmam os dois grupos de pesquisadores que publicam hoje seus trabalhos na revista “Nature”.
“Será uma ferramenta poderosa”, disse Jane Carlton, da Universidade de Nova York, principal autora do mapa do genoma do Plasmodium vivax, em reportagem da agência de notícias Reurters.
Entre os que colaraboraram com o estudo de Carlton estão o técnico de nível superior Márcio Yamamoto, da Universidade de São Paulo, e Hernando del Portillo, atualmente no Centro Internacional de Pesquisa em Saúde de Barcelona, mas que estava na USP quando participou do estudo.
A equipe de Carlton descreveu a sequência completa do código genético do animal unicelular que é o responsável pela maior parte dos casos de malaria na América Latina e grande parte da Ásia. No total, de todos os casos de malaria no mundo, 40% são provocados pelo P. vivax –2,6 bilhões de pessoas correm risco de serem contaminadas por ele.
Embora o tipo de malaria que o P. vivax provoque não seja normalmente fatal, os sintomas são mórbidos: febres que somem e reaparecem de hora em hora, dor de cabeça, cala-frios, suor excessivo, vômito, diarréa e inchaço do fígado–justamente o órgão onde o parasita se instala no corpo.
Depois da primeira aparição da doença, o vivax pode permanecer adormecido no fígado por meses ou anos, até voltar a atacar. Os pesquisadores descobriram genes que podem ser os responsáveis pelo adormecimento, o que talvez ajude os cientistas a encontrarem uma maneira de estragar o “sono” do parasita. Outros genes descobertos pelos pesquisadores parecem ajudar o parasita a invadir as células vermelhas do sangue e escapar da polícia do corpo–o sistema imunológico. O P. vivax está se tornando resistente a alguns remédios antimalária.
A maioria da mortes por malária na África são causadas pelo Plasmodium falciparum, cujo genoma foi mapeado em 2002.
Os pesquisadores descobriram que o genoma do vivax se parece de várias maneiras com o do falciparum, o que significa que certas estratégia para vacinas sendo testadas contra o parsita africano podem ser úteis no combate ao vivax.
Outra equipe, liderada por Arnab Pain, do Instituto Wellcome Trust Sanger (Reino Unido), fez o mesmo tipo mapeamento completo para o genoma do parasita de macacos Plasmodium knowlesi.
Esse parasita está rapidamente se estabelecendo como o quinto mais importante causador de malária em pessoas.
Os pesquisadores descobriram um truque usado pelo P. knowlesi para evitar a detecção pelo sistema imune. Alguns de seus genes são muito parecidos com o gene humano envolvido na regulação dos sistema imune.
Para saber mais
Um perfil engraçado de Jane Carlton, uma “viciada em genômica”, publicado na Inkling Magazine, conclui falando do trabalho sobre o P. vivax:
Embora não seja tão letal quanto o P. falciparum, essa espécie de malária einfecta muito mais gente no mundo inteiro e tem um alcance muito maior, persistindo na África, Ásia e América do Sul. Ela [Carlson] planeja lançar o genoma do P. vivax como uma comporação entre quatro espécies diferentes de malária. Ela espera encontrar pistas de alvos para remédios comuns a todas as espécies e ganhar intuição nas diferenças de suas virulência e letalidade. Por favor, note que apenas um usuários experiente do calibre de Carlton poderia tentar tal estudo intenso. E que Carlton seja um exemplo para todos considerando fazer genômica: cuidado, você pode se viciar.
Tudo o que você sempre quis saber sobre o Plasmodium vivax e malária em geral, mas nunca encontrou alguém para lhe explicar, está no Vivax Malaria, um site mantido por Carlton.
Físicos estudam ressurreição da Hidra
Crédito: Rita de Almeida, UFRGS
Pesquisadores da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul) realizaram simulações por computador que explicam as primeiras etapas da regeneração total de um animal simples de água doce, de tamanho milimétrico, que fascina os cientistas desde o nascimento da biologia, no século 18.
A hidra–batizada com o nome do monstro mitológico que ganha outra cabeça sempre que lhe decepam uma de suas muitas—tem um poder fantástico de se recuperar de mutilações em seu ambiente natural. Mas é em laboratório que o bicho realmente impressiona.
A física Rita de Almeida, da UFRGS, ensina a receita. Pegue de 20 a 50 hidras e pique-as em pedacinhos. Coloque-os em uma solução que desgruda as células umas das outras. Ponha a solução em uma centrífuga, para embaralhar completamente as células.
Depois de algumas horas, as células que não morreram se juntam. Disforme no início, o agregado de células se organiza, assumindo a forma de uma esfera, feita de duas camadas. A camada externa (ectoderme) e a interna (endoderme) são feitas de células de dois tipos. Após dois ou três dias de movimentos e transformações, surge uma nova hidra.
A primeira fase da regeneração, em que as células de dois tipos—endodérmicas e ectodérmicas—se separam, é o que o modelo de Almeida e seus colaboradores explica.
“Todos os modelos anteriores supunham que os dois tipos de células grudam uns nos outros de maneiras diferentes”, conta Almeida. Os modelos, porém, não explicavam o que Jean-Paul Rieu observou em 1998, em seu laboratório na Universidade Claude Bernard, em Lion (França): a rapidez com que as células se organizam e os movimentos giratórios que fazem.
As novas simulações, publicadas em junho na revista “Physical Review Letters”, explicam as observações de Rieu.
Os pesquisadores perceberam que faltava levar em conta que as células são “maria-vai-com-as-outras”. Elas seguem as suas vizinhas como peixes em um cardume.
O colega de Almeida na UFRGS, Leonardo Brunnet, já estudava um modelo desse tipo de movimento coletivo, chamado de “boids”, criado em 1986 por Craig Reynolds, da empresa Sony, para animações por computação gráfica. O primeiro filme a usar os boids foi “Batman Returns”, de 1992, onde as partículas do modelo (os “boids”) representavam um bando de morcegos.
Cada “boid” se move de olho nos “boid
Bactérias Patógenas Adolescentes Ninja
O que as bactérias ganham deixando a gente doente?
“As bactérias não ganham nada”, explicou Vanessa Sperandio, do Southwestern Medical Center, da Universidade do Texas, durante uma entrevista que fiz sobre o trabalho dela com um novo tipo de antibiótico que, em vez de matar as bactérias, impede que elas acionem seu arsenal de toxinas que provocam doenças em nosso corpo.
Segundo Sperandio, o processo de seleção natural que faz o seres vivos evoluir ao longo de milhões de anos favorece as bactérias que conseguem habitar nossos corpos em harmonia, como muitas das bactérias que vivem pacificamente em nosso intestino.
As bactérias que causam diarréia sanguinolenta, por exemplo, são espécies relativamente novas, que ainda não se adaptaram aos nossos organismos. “Costumo dizer que essas bactérias são como adolescentes com problemas de adaptação”, ela disse.
