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Receita Molecular de Arroz Soltinho

Apesar das dificuldades profundas em diversos setores, inclusive o econômico, o Brasil ainda está entre as 10 maiores economias do mundo. O setor do agronegócio, referente à agricultura e pecuária, contribui com cerca de 21% do PIB. A Embrapa é fundamental para esse sucesso, tendo quadruplicado a oferta de carne bovina e suína e aumentado em 22 vezes a oferta de frango. Isso impulsionou o país a ser um dos maiores produtores e exportadores mundiais. 

A Embrapa, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, é uma empresa pública criada em 1973 e vinculada ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Ela é uma das mais importantes instituições de pesquisa brasileiras e foca na produção de alimentos, fibras e energia. A Embrapa emprega grandes pesquisadores, possui excelente infraestrutura e utiliza tecnologia de ponta, como a CRISPR/CAS9. Essa tecnologia de edição gênica se destaca no cenário mundial por ser relativamente simples, versátil, barata e extremamente específica. Além da pesquisa, majoritariamente aberta, são produzidos também na Embrapa materiais voltados para a comunidade científica e também para o público em geral. Um desses materiais foi disponibilizado recentemente, e é um livro teórico e prático sobre a tecnologia CRISPR aplicada a plantas (pdf).

Descrição da imagem: capa do livro técnico “Tecnologia CRISPR na edição genômica de plantas”. Créditos: Embrapa Agroenergia.

Esse livro é produto do novo projeto da instituição CRISPRevolution, que visa a “melhoria da qualidade nutricional, industrial e da tolerância ao déficit hídrico de espécies de interesse agronômico”. Na apresentação do livro, o Chefe-Geral da Embrapa Agroenergia, Alexandre Alonso Alves, escreve que o intuito do livro é “promover ciência de ponta e desenvolver produtos e processos inovadores [e também] atuar numa estratégia de disseminação do conhecimento científico.”

Existem enormes desafios na agricultura atual, incluindo o abastecimento de alimentos para a população, a obtenção de bioenergia e a sustentabilidade da produção. Cientistas contribuem para isso com o desenvolvimento de variedades vegetais com maior teor e qualidade nutricional, assim como com maior resistência a pragas e a estresses ambientais como seca e salinidade. 

Como exemplos de melhorias, o livro menciona pesquisas com o arroz. Esse grão, tão importante na nossa alimentação diária, é composto pelo carboidrato amido, o qual é formado por dois polissacarídeos, amilose e amilopectina. A proporção deles  é refletida nas propriedades do arroz. Variedades com alto teor de amilose produzem grãos firmes que se separam melhor após o cozimento (o nosso conhecido “arroz soltinho”). Um teor menor de amilose, por sua vez, produz grãos mais macios que se aglutinam mais. Dois grupos independentes de pesquisa conseguiram reduzir o teor de amido em três variedades diferentes de arroz de cerca de 17% para 2.5% usando a tecnologia CRISPR. O efeito inverso também foi obtido por outro grupo de pesquisa, que aumentou o teor de amilose, gerando um grão que ajuda a reduzir riscos de doenças crônicas. Todas essas pesquisas  foram feitas por meio de silenciamento de genes do arroz com a CRISPR.

Descrição das imagens: variedades de arroz: mais soltinho (à esquerda) e japonês, mais aglutinado (à direita). Créditos: Site Panelinha e Amapola in Amino.

A CRISPR também é utilizada para diminuir características indesejáveis em plantas de interesse comercial. A proteína do glúten, por exemplo, desencadeia a doença celíaca, que afeta entre 0.7%–2% da população mundial. Essas pessoas têm uma reação inflamatória grave a essa proteína, encontrada no trigo e produzida por 100 genes diferentes. Essa enorme quantidade de genes envolvidos é um grande problema para tecnologias convencionais de edição gênica, que não são capazes de gerar variedades de trigo com baixo nível de glúten ou baixa reação inflamatória. Usando apenas dois RNA-guias associados à CRISPR, um grupo de pesquisa já conseguiu produzir linhagens de trigo com baixo teor de glúten, e redução de 85% da inflamação.

Para ilustrar o quanto os processos mencionados são complexos, veja a figura abaixo, que resume as etapas de um tipo de edição gênica via CRISPR. Primeiro, os pesquisadores devem selecionar os genes ou vias metabólicas de interesse. Depois, eles devem desenhar o RNA-guia (um composto do sistema CRISPR) e validar o desenho no laboratório. Posteriormente, o sistema deve ser inserido na planta (passo número 5) por meio de um vetor molecular. Finalmente, deve-se avaliar as plantas editadas (passo número 6) para verificar os efeitos da edição.

Descrição da imagem. Etapas de edição gênica via CRISPR e recombinação homóloga de DNA. Créditos: Embrapa Agroenergia (livro técnico sobre a tecnologia CRISPR)

Os resultados apresentados nesse artigo são extremamente promissores. Entretanto, é importante lembrar que existem diversos outros passos requeridos até que essas plantas melhoradas possam chegar às prateleiras dos mercados. Esses passos envolvem pesquisa, validação, avaliação de riscos à saúde, regulamentação e legislação. O primeiro produto comercializado com genoma editado por CRISPR foi o óleo de soja com alto teor oleico. Isso ocorreu nos Estados Unidos em fevereiro de 2019. Tudo indica que no futuro existirão mais produtos melhorados disponíveis para a população. 

Referências

Molinari HBC, Vieira LR, Volpi e Silva N, Prado GS, Lopes Filho JH. “Tecnologia CRISPR na edição genômica de plantas”. Livro de publicação digital, Embrapa Agroenergia. 2020

CNA (Confederação da Agricultura e Pecuária do Brasil). “Panorama do Agro“. Artigo digital. 2020

Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária). “Quem somos”. Portal digital. Acessado em 2020

Atualização (14/12/2020):

Na versão anterior desse artigo (do dia 10/12/2020), constava que os trabalhos feitos na Embrapa são majoritariamente confidenciais, o que é incorreto. A maioria das tecnologias produzidas na Embrapa é livre e pública. Isso foi corrigido na versão atual. Em adição, “tolerância a pragas” foi substituído por “resistência a pragas”, seguindo a terminologia correta de biologia vegetal.

 

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Para melhores dias, mude a sua energia!

Energia é o combustível do universo, sabe-se que é através dela que tudo se transforma, de forma física aos materialistas e de forma espiritual para os mais esotéricos. Ela se faz tão presente a todos os instantes que poucos param para pensar se as energias que nos rodeiam são transformadas de forma mais sustentável, ou não. Muitos focam bastante em como é administrado o dia a dia e “gasta-se” essa energia: ter uma alimentação saudável, beber bastante água, praticar exercícios, enfim, manter mente e corpo saudável. Já a energia que chega nas tomadas é simplesmente aceita. Todo mês vem a conta e as pessoas se limitam a questionar o quanto foi gasto, e não como está sendo produzido. O Brasil, por ser um país continental, possui uma malha energética complexa composta de energias renováveis e não renováveis. Considera-se energia renovável aquela que não produz resíduos na sua geração, e não o impacto de instalação considerado. Assim o país computa uma malha onde mais de 85% de energia é renovável por conta de uma característica muito particular que é a presença da hidrelétricas, conforme observada na figura 1.

Figura 1- Distribuição da Energia Interna do Brasil em 2019. Créditos: EPE (2019).

Segundo a Empresa de Pesquisa Energética – EPE (BRASIL, 2019), o país produziu nesse ano 651,3 TWh de energia no total. As fontes limpas que comp~eo 85% desse valor são eólica, biomassa, solar, nuclear e hidrelétrica. Um comparativo feito pela Empresa de Pesquisa Energética para o ano de 2016 compara a geração renovável da Matriz Energética Elétrica do Brasil  com todo o mundo.

Figura 2 – Comparação de energia elétrica renovável e não renovável. Crédito: EPE, 2016.

Esses dados podem gerar uma certa comodidade na população vendo o quão superior na produção limpa o país é. Então por que devemos nos preocupar? E a resposta desta pergunta é simples.

Por uma característica geológica, nossa principal fonte de energia limpa vem das usinas hidrelétricas. Em comparação com outras fontes, essa era a forma menos custosa e prática para geração de energia. A ideia de preservação do meio ambiente e a não-geração de resíduos não citam o passivo das suas construções. Inclusive há controvérsias de informações, pois enquanto alguns dizem que ela é totalmente limpa, há um enorme passivo ambiental nas construções das barragens e o impacto irreversível no deslocamento das populações ribeirinhas, além de alagamentos de imensas florestas, processo de eutrofização das represas e seus efeitos sobre a qualidade da água e a emissão de carbono. (Bursztyn, 2020).

A energia hidrelétrica é limpa, porém não é infinita; dependemos dos rios e seus potenciais para que haja luz nas residências, indústrias, cidades. E nos últimos anos o país tem sofrido muito com a falta de chuva: seca de quase sete anos no Nordeste, escassez de água em São Paulo, e neste ano no estado do Paraná, local da 2ª maior usina hidrelétrica do mundo, a quantidade de chuvas foi muito abaixo do nível normal. Sem chuva não há reabastecimento nas represas que foram planejadas por séries históricas (calcula-se o período de maior seca e planeja a barragem para suprir essa deficiência). Mas se a crise hídrica atual é maior do que a para qual a usina foi calculada, ela não terá água para gerar energia. É também por isso que precisamos pensar se a energia escolhida no século passado é suficiente para suprir as demandas atual e futura.

Pensando dessa maneira devemos avaliar entre outras formas de produzir energia renovável  quais têm mais potencial para serem desenvolvidas hoje com as novas tecnologias.  Uma das respostas está, literalmente, em cima das nossas cabeças: o Sol.

Como foi visto na figura 1, o Brasil explora pouco a energia solar se comparada às demais energias instaladas e a razão é porque ela depende mais do interesse de cada consumidor do que do governo em si. Usinas solares têm valores de instalações muito elevados em comparação à eólica, por exemplo, e acaba não sendo viável para investir neste tipo de negócio a curto prazo. Mas ela pode transformar uma residência em sua própria usina, não gastando mais para ter luz. É desta maneira que 75% da geração distribuída de energia solar no país é produzida em residências (Moreira Jr. e Souza, 2018).

Uma instalação residencial traz independência da Matriz Energética, ou seja, em casos como o que ocorreu recentemente no Amapá onde o estado ficou 22 dias sem energia elétrica, quem tinha instalação de painéis fotovoltaicos não ficou sem energia.

Algumas pessoas têm dúvida com relação a capacidade de produção, pois a eficiência dos painéis raramente chega a mais de 20%. i Parece pouco, mas a energia solar é abundante e gratuita, além de não prejudicar o meio ambiente, não faltar em outro sistema, e continuar presente, se não for utilizada.

Outra dúvida frequente é a questão de instalação em locais que tem inverno mais rigoroso, com baixas temperaturas por três, quatro meses no ano. A geração de energia fotovoltaica não depende do quanto o Sol pode esquentar uma placa, e sim do uso da incidência do raio eletromagnético que transformará essa onda em energia elétrica. Um exemplo é a Alemanha que segundo Moreira Jr. e Souza (2018) recebe 40% menos incidência solar média que o lugar com incidência mais baixa no Brasil. E mesmo assim lá o investimento em geração fotovoltaica é tão estimulado que eles já detêm mais de 13% de todas as placas solares fotovoltaicas do mundo (figura 3).

Figura 3 – Painéis solares na Alemanha. Crédito: Portal solar (2017).

Usando como base a capital considerada mais fria do país durante o inverno, que é Curitiba, a radiação de plano inclinado, que é o valor usado para cálculo de capacidade de geração, é mostrada na figura 4.

Figura 4 – Incidência solar no plano inclinado em Curitiba 2019. Crédito: Atlas Solar Paraná.

            Já em Fortaleza, conhecida como a Capital da Luz, a incidência é a demonstrada na figura 5.

Figura 5 – Incidência solar no plano inclinado em Fortaleza 2019. Crédito: Cresesb.

 Apesar de haver nitidamente uma irradiação muito maior no verão na cidade nordestina do que em Curitiba, o importante é que a irradiação mínima nos dois casos não é muito diferente, indicando que, apesar do frio, a incidência solar em Curitiba continua viável para a instalação de painéis fotovoltaicos.

Aotimização das placas fotovoltaicas também depende da instalação na residência. A posição e inclinação das placas é fundamental, e para isso o local é fundamental para que o projeto seja eficiente. Posicioná-las voltadas ao Norte e na ausência de sombras são condições ideais, como mostrado na figura 6. Desta maneira a captação ocorrerá da forma mais eficiente, ou seja, aproximando daqueles 20%, falados anteriormente.

Figura 6 – Posição ideal da placa fotovoltaica. Crédito: eletronica-pt.com

       A quantidade de placas instaladas determinará o quanto de energia elétrica será produzida, se o suficiente ou maior do que a casa necessita. Para isso é interessante levantar um histórico de consumo de energia elétrica e observar qual a demanda necessária para a residência. Tendo este valor, e a área do espaço que há possibilidade de instalação, a incidência de plano inclinado e a capacidade de produção da placa por metro quadrado, conseguimos calcular quantas placas são possíveis de instalar e quanto irão produzir.

 Outra decisão importante é a escolha do sistema: on grid ou off grid (figura 7).

Figura 7- Sistema on grid e off grid. Crédito: Diamont Renewables.

       No sistema off grid a instalação é autônoma, independente da rede. A produção, consumo e armazenamento ocorre em um sistema fechado. Sistema ideal para locais remotos de difícil acesso à rede elétrica. O sistema on grid  é ligado à rede elétrica que fica com a sua produção excedente, que pode ser “devolvida” quando o seu sistema produz pouco. Essa “devolução” não envolve dinheiro, mas  funciona com um crédito energético válido por 60 meses que, dependendo do tipo de instalação, o proprietário pode consumir ou transferir para outros consumidores. Muitos usuários utilizam esse crédito para momentos em que a placa não produz, como nos períodos noturnos, geralmente momentos em que o consumo da casa é maior.

       Os custos de compra e instalação dos painéis solares fotovoltaicos estão barateando ao longo dos anos por conta do aumento da demanda. Assim o payback do investimento, ou seja, a compensação entre custo e economia que será feita, que já foi de 10 anos está atualmente em torno de 3 a 4 anos. Depois desse período o sistema gerará energia sem gerar gastos até finalizar a vida útil do equipamento que gira em torno de 25 anos, considerando que a manutenção seja realizada de forma adequada.

       A energia solar fotovoltaica além de se mostrar bastante viável no Brasil é uma forma realmente sustentável de produção: desafoga as linhas hidrelétricas e evita o uso das termelétricas, que são mais poluentes. É uma medida que não traz benefícios somente para o proprietário, mas uma ação humanitária considerando que o planeta é responsabilidade de todos nós.

       Então, quem puder, aproveite, porque o Sol é de todos.

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Referências

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Resolução Normativa n. 687, de 24 de novembro
de 2015. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2015687.pdf. Acesso em: 26 nov 2020.

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Resolução Normativa n. 482, de 17 de abril de 2012.
Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf. Acesso em: 26 nov 2020.

BRASIL. Empresa de pesquisa energética. Balanço Covid-19 – Impactos nos mercados de energia no Brasil: 1º semestre de 2020. Disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-covid-19-impactos-nos-mercados-de-energia-no-brasil-1-semestre-de-2020. Acesso em: 26 nov 2020.

BURSZTYN, M. Energia solar e desenvolvimento sustentável no Semiárido: o desafio da integração de políticas públicas. Estudos Avançados. [online], vol.34, n.98, pp.167-186, 2020.

MOREIRA JR, O.; SOUZA, C.C. Aproveitamento fotovoltaico, análise comparativa entre Brasil e Alemanha. Revista INTERAÇÕES, Campo Grande, MS, v. 21, n. 2, p. 379-387, abr./jun. 2020.

LIRA, M.A.T.; MELO, M.L.S.; RODRIGUES, L.M.; SOUZA, T.R.M. Contribuição dos Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede Elétrica para a Redução de CO2 no Estado do Ceará. Revista Brasileira de Meteorologia, v. 34, n. 3, 389 397, jun. 2019


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A ciência enviesada na Nature ou quem tem saudade da Amélia?

No dia 17 de novembro de 2020 foi publicado na Nature Communications um artigo intitulado The association between early career informal mentorship in academic collaborations and junior author performance [1] (que em português seria algo como A associação entre o mentor informal no início da carreira em colaborações acadêmicas e o desempenho de jovens autores). Tal artigo gerou uma grande movimentação no meio acadêmico, especialmente dentre as mulheres. E não é pra menos!

Basicamente o artigo diz que ser orientado por uma mulher é prejudicial para o avanço da carreira de um jovem cientista. É isso: em pleno 2020, preciso ocupar um espaço nessa coluna, que poderia estar sendo preenchido por palavras inspiradoras e ideias sagazes, para re-explicar o óbvio.

Descrição da imagem: mulher muçulmana de costas, escrito ‘treinadora’ em inglês nas costas de sua camisa, segurando uma bola de futebol, com um campo de futebol ao fundo. Criador: Lorado | Crédito: Getty Images


A ciência moderna é feita seguindo o rigor do método científico, mas esse pode ser um caminho com muitas possibilidades a serem percorridas. O que é comum a todos os caminhos é que todo o processo deve ser publicado em um periódico científico no formato de um artigo e esse será revisado por outros cientistas da mesma área de conhecimento, a quem chamamos de pares. Os revisores e revisoras escrevem seus pareceres e recomendam a publicação ou não. Não é incomum que a publicação seja referendada, porém somente após correções no manuscrito original. E isso foi o que aconteceu com esse artigo. Quatro revisores apontaram dúvidas e sugestões no texto original e o artigo foi publicado a despeito de nenhuma mudança ter sido feita (o que não é totalmente impossível de acontecer, mas bastante raro).

Outra observação importante é que os autores (duas dos três são mulheres) assumiram que co-autoria e mentoria são a mesma coisa e não são. A ordem dos autores e autoras de um artigo varia dependendo de cada área do conhecimento, mas não é incomum que pessoas sejam elencadas nesse grupo por serem chefes de laboratório, líderes do grupo de pesquisa, empregadores, criadores de códigos de programação sem sequer terem participado de nenhum processo de orientação ou mentoria.

Sendo um artigo que chega a conclusões atreladas a questões de gênero, é insuficiente que haja apenas um parágrafo falando sobre efeitos de gênero e as teorias envolvidas, que são muitas e nem todas concordam entre si. Sendo assim, não se consegue nem traçar uma linha teórica supostamente eleita pelos autores, deixando a análise com a profundidade de um pires. Ainda nesta linha, percebe-se uma adesão a binariedade de gênero (já altamente contestada na academia e sociedade) tornando a discussão, além de equivocada, excludente para pessoas trans e não binárias.

É inequívoca a inequidade de gênero na academia, já está documentado que mulheres têm menos probabilidade de serem reconhecidas em publicações [2,3], são menos citadas [4-7] e são somadas a isso todas as responsabilidades de cuidadoria familiar que lhes são atribuídas [8,9]. Então, mesmo que não hovessem falhas metodológicas, não causaria estranhamento se os resultados apontassem para esse desigualdade. O que causa preocupação é que eles sugerem a redução de ações institucionais de promoção de mulheres na ciência criadas justamente para reduzir as desigualdades. Não faz muito sentido, faz?

Quando li o artigo, senti-me ouvindo Ataulfo Alves tocando no disco velho da minha avó. Parece que tem gente com muita saudade da Amélia por aí, gente que acha que fazemos exigências demais e que não sabemos o que é consciência [10] só porque não chamamos mais os companheiros de ‘filho’ (como na música) ou porque sabemos exatamente como se faz uma pesquisa científica e não aceitaremos conclusões enviesadas como verdades pétreas.

Felizmente, para além de Ataulfo Alves e Mário Lago, temos a Pitty que desconstrói Amélia quando se pergunta “a despeito de tanto mestrado, ganha menos que o namorado e não entende o por quê” [11]. Encerro com um trecho desta mesma música, em que Pitty diz que não queremos mais ser um outro, queremos ser também. Vida longa às mulheres cientistas, sigamos na luta!

Referências

  1. ALSHEBLI, B.; MAKOVI, K.; RAHWAN, T. The association between early career informal mentorship in academic collaborations and junior author performance. Nature Communications, v. 11, n. 5855, 17 nov. 2020. DOI https://doi.org/10.1038/s41467-020-19723-8. Disponível em: https://www.nature.com/articles/s41467-020-19723-8#MOESM1. Acesso em: 24 nov. 2020.
  2. BRODERICK, N. A.; CASADEVALL, A. Gender inequalities among authors who contributed equally. eLife, v. 8, 2019. DOI 10.7554/eLife.36399. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6353592/. Acesso em: 25 nov. 2020.
  3. BUDRIKIS, Z. Growing citation gender gap. Nature Reviews Physics, v. 2, n. 7, p. 346–346, jul. 2020. DOI 10.1038/s42254-020-0207-3. Disponível em: http://www.nature.com/articles/s42254-020-0207-3. Acesso em: 25 nov. 2020.
  4. EAGLY, A. H. Do the social roles that women and men occupy in science allow equal access to publication? Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 117, n. 11, seç. Commentary, p. 5553–5555, 17 mar. 2020. DOI 10.1073/pnas.2001684117. Disponível em: https://www.pnas.org/content/117/11/5553. Acesso em: 25 nov. 2020.
  5. HUANG, J.; GATES, A. J.; SINATRA, R.; BARABÁSI, A.-L. Historical comparison of gender inequality in scientific careers across countries and disciplines. Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 117, n. 9, p. 4609–4616, 3 mar. 2020. DOI 10.1073/pnas.1914221117. Disponível em: http://www.pnas.org/lookup/doi/10.1073/pnas.1914221117. Acesso em: 25 nov. 2020.
  6. KUO, M. Women miss out on authorship opportunities early on. 16 fev. 2017. Science. Disponível em: https://www.sciencemag.org/careers/2017/02/women-miss-out-authorship-opportunities-early. Acesso em: 25 nov. 2020.
  7. PELLS, R. Understanding the Extent of Gender Gap in Citations. 16 ago. 2018. Inside Higher Ed. Disponível em: https://www.insidehighered.com/news/2018/08/16/new-research-shows-extent-gender-gap-citations. Acesso em: 25 nov. 2020.
  8. SCIENCES (US), N. A. of; ENGINEERING (US), N. A. of; ENGINEERING, and I. of M. (US) C. on M. the P. of W. in A. S. and. Fulfilling the Potential of Women in Academic Science and Engineering. [S. l.]: National Academies Press (US), 2007. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9815/. Acesso em: 25 nov. 2020.
  9. STANISCUASKI, F.; KMETZSCH, L.; ZANDONÀ, E.; REICHERT, F.; SOLETTI, R. C.; LUDWIG, Z. M. C.; LIMA, E. F.; NEUMANN, A.; SCHWARTZ, I. V. D.; MELLO-CARPES, P. B.; TAMAJUSUKU, A. S. K.; WERNECK, F. P.; RICACHENEVSKY, F. K.; INFANGER, C.; SEIXAS, A.; STAATS, C. C.; DE OLIVEIRA, L. Gender, race and parenthood impact academic productivity during the COVID-19 pandemic: from survey to action. 4 jul. 2020. DOI 10.1101/2020.07.04.187583. Disponível em: http://biorxiv.org/lookup/doi/10.1101/2020.07.04.187583. Acesso em: 25 nov. 2020.
  10. ALVES, A.; LAGO, M.. Ai que saudade da Amélia. 1942
  11. PITTY; MARTIN. Desconstruindo Amélia. 2009
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Nobel de Química 2020: a Revolução da CRISPR/CAS9 e suas Criadoras

Em meio a um turbilhão de desafios pessoais, econômicos e profissionais neste ano de 2020, enfim recebemos uma excelente notícia: o prêmio Nobel de química. É a primeira vez que duas cientistas mulheres foram laureadas juntas nesse prêmio. O trabalho de Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna no desenvolvimento de uma nova tecnologia de edição gênica revolucionou a ciência nos últimos anos e sem dúvida será um marco na história da humanidade. 

A tecnologia CRISPR/CAS9 consiste em moléculas biológicas que são injetadas dentro de uma célula e irão modificar o seu material genético de maneira muito específica. Outras tecnologias com o mesmo propósito já foram criadas e melhoradas desde os anos 1970 e são rotineiramente usadas nos laboratórios de biologia molecular e genética em todo o mundo. A diferença da CRISPR/CAS9 e das tecnologias anteriores é a sua precisão. A CRISPR/CAS9 consegue identificar exatamente a sequência alvo de DNA por meio de um RNA-guia.

A tecnologia CRISPR/CAS9 consiste em uma proteína de clivagem (corte) de DNA, a CAS9, representada em branco na figura e um RNA-guia representado em vermelho. Após o reconhecimento do DNA-alvo (em amarelo) pelo RNA-guia, a CAS9 cliva o DNA realizando a edição genética. Créditos: Thomas Splettstoesser, Wikimedia.

As origens da CRISPR/CAS9 vêm de pesquisas em ciência básica, aquele tipo de ciência que não tem um objetivo prático ou direcionado, como a cura de uma determinada doença. A ciência básica tem como objetivo a simples compreensão de um sistema natural. Inicialmente, as pesquisadoras focaram em compreender como as bactérias se defendem de vírus invasores. Posteriormente, elas usaram esses conhecimentos para desenvolver o sistema CRISPR/CAS9 de edição gênica.

CRISPR é um acrônimo para Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, que pode ser traduzido como Repetições Clusterizadas Palindrômicas Curtas e Regularmente Espaçadas. Em outras palavras, CRISPR são grupos de sequências bacterianas repetitivas separadas por pedaços de sequências de vírus. Tudo isso está contido no material genético, ou DNA, das bactérias e compõe um tipo de sistema imune contra vírus invasores. Emmanuelle Charpentier imaginou que essas sequências de vírus eram transcritas em pequenos RNAs que guiavam a proteína CAS9 da bactéria até os vírus invasores, os quais eram atacados pela CAS9. Ela e seus colegas mostraram evidências físicas corroborando sua hipótese num artigo científico publicado na revista Nature em 2011.

Logo depois, Charpentier conheceu Jennifer Doudna numa conferência e elas começaram uma colaboração extremamente bem sucedida, que culminou em um outro artigo na revista Science em 2012 e no prêmio Nobel de química em 2020. O artigo de 2012 sedimentou a teoria de Charpentier e mostrou também que podemos usar esse sistema bacteriano em edição gênica. Basta que saibamos a sequência-alvo do RNA guia. Este será acoplado à proteína CAS9 e os dois serão injetados dentro da célula de interesse. Dessa forma, pedaços indesejados de DNA podem ser removidos, e até mesmo sequências novas podem ser inseridas, criando um sistema eficiente e poderoso de edição gênica.

Emmanuelle Charpentier (esquerda) e Jennifer Doudna (direita), laureadas do prêmio Nobel de química de 2020. Na ocasião da foto, as cientistas receberam o prêmio Princesa de Astúrias 2015 por pesquisa técnica e científica. Créditos: Miguel Riopa, AFP via Getty Images.

A CRISPR/CAS9 é bastante utilizada nos laboratórios de todo o mundo. Diversos tipos de edições gênicas são feitas em células biológicas, incluindo bactérias, leveduras, e até mesmo células mamíferas de camundongos, humanos e outros primatas. Apesar do imenso potencial terapêutico, ainda não é fácil usá-la para tratar doenças devido à dificuldade de inserir as moléculas dentro de organismos complexos. Atualmente tais estudos são feitos de maneira local, em sangue e medula óssea, que são mais fáceis de trabalhar. É importante ressaltar que ainda não conhecemos plenamente os efeitos da técnica e também que ela tem uma pequena taxa de erro, que deve ser minimizada ainda mais num tratamento clínico. Em um TED talk importantíssimo em 2015, Jennifer Doudna reforçou a necessidade e responsabilidade da comunidade científica de discutir as implicações futuras do uso da CRISPR/CAS9. 

A patente da técnica está em disputa entre a Universidade da Califórnia (EUA)/Universidade de Viena (Áustria), representadas pelas duas pesquisadoras, e o Instituto Broad (EUA), representado pelo pesquisador Feng Zhang, que também gerou conhecimentos importantes acerca do sistema CRISPR/CAS9. A patente irá gerar milhões de dólares e reconhecimento, mas não deve ser decidida tão cedo.

Emmanuelle Charpentier é especialista em bioquímica e microbiologia, nasceu na França e  trabalha atualmente no Instituto Max Planck para Ciência de Patógenos em Berlim. A bioquímica Jennifer Doudna nasceu nos Estados Unidos e trabalha na Universidade da  Califórnia, Berkeley. Ela também se dedica a mobilizar a comunidade científica a discutir as responsabilidades no uso futuro da tecnologia CRISPR/CAS9. 

O potencial feminino para pesquisa e inovação é enorme e traz diversos benefícios para a sociedade. Por isso, todas as meninas que quiserem devem ser incentivadas e apoiadas em suas carreiras científicas. O trabalho de Charpentier e Doudna é um belíssimo e inspirador exemplo do poder da produção científica e da colaboração feminina.

Referências

Jinek M, Chylinski K, Fonfara I, Hauer M, Doudna JA and Charpentier E. “A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity”. Science. 2012 https://science.sciencemag.org/content/337/6096/816 

Deltcheva E, Chylinski K, Sharma CM, Gonzales K, Chao Y, Pirzada ZA, Eckert MR, Vogel J, Charpentier E. “CRISPR RNA maturation by trans-encoded small RNA and host factor RNase III”. Nature. 2011 https://www.nature.com/articles/nature09886 

Jennifer Doudna. “How CRISPR let us edit our DNA” TED Talk, TEDGlobal London. 2015 https://www.ted.com/talks/jennifer_doudna_how_crispr_lets_us_edit_our_dna 

Ellen Jorgensen. “What you need to know about CRISPR“. TED Talk, TEDSummit. 2016 https://www.ted.com/talks/ellen_jorgensen_what_you_need_to_know_about_crispr 

John Rennie. “Dr. Paul Janssen Award: Emmanuelle Charpentier, Ph.D and Jennifer Doudna, Ph.D.” Scientific American. 2014 http://www.pauljanssenaward.com/blogs/emmanuelle-charpentier-phd-and-jennifer-doudna-phd

Jon Cohen. “The Latest round in the CRISPR patent battle has an apparent victor, but the fight continues”. Science. 2020  https://www.sciencemag.org/news/2020/09/latest-round-crispr-patent-battle-has-apparent-victor-fight-continues 

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Vida em Vênus? O que representa a descoberta de fosfina no planeta vizinho?

Algumas hipóteses científicas apontam que há bilhões de anos, Vênus tinha clima e atmosfera semelhantes aos encontrados hoje na Terra, e é muito possível que tenha abrigado vida. Mas de lá pra cá, muita coisa aconteceu no nosso Sistema Solar e o planeta se tornou inóspito. Gases de efeito estufa subiram a temperatura média da superfície para mais de 400ºC destruindo qualquer forma de vida que lá pudessem ser encontradas. Desde a formulação dessas hipóteses, cientistas continuaram a investigar a superfície e a atmosfera de Vênus, porém, o planeta deixou de ser o foco na procura de vida extraterrestre. Porém, este cenário está prestes a mudar.

Representação artística de como Vênus foi no passado. Imagem: NASA.

Há pouco menos de um mês, cientistas da Sociedade Astronômica Real do Reino Unido anunciaram a descoberta de moléculas de fosfina na atmosfera de Vênus. O estudo, publicado na revista científica Nature, logo virou manchete no mundo todo pois essa molécula poderia indicar um sinal de vida no planeta vizinho. Embora o estudo seja muito importante e revolucionário, é impossível afirmar com precisão se existe ou não vida em Vênus. Então, no texto de hoje vamos falar um pouco sobre essa descoberta e entender porque ela pode ou não significar a presença de vida em Vênus.

Representação artística da fosfina na atmosfera de Vênus. Imagem: ESO / M. Kornmesser / L. Calçada & NASA / JPL / Caltech.

O que é a fosfina?

Representação artística da molécula de fosfina composta por um átomo de fósforo e três átomos de hidrogênio. Imagem: ESO / M. Kornmesser / L. Calçada & NASA / JPL / Caltech.

A fosfina (PH3) é uma molécula composta por um átomo de fósforo e três átomos de hidrogênio. É um gás altamente tóxico, incolor e com cheiro de alho ou peixe podre. Ela também é extremamente inflamável e explosiva, podendo apresentar ignição espontânea em contato com o ar. Quando inalada (maior via de contaminação para a fosfina), a ela afeta principalmente os sistemas cardiovascular e respiratório, causando desde a irritação da mucosa do nariz até alterações cardíacas graves e edema pulmonar.

E qual a relação da fosfina com a vida?

No planeta Terra, a fosfina é frequentemente associada à vida porque é encontrada em bactérias anaeróbias (que vivem em ambientes onde não há oxigênio) como no intestino de humanos e outros animais, no fundo de alguns lagos, e em esgotos e pântanos.

A fosfina também pode ser produzida a partir da atividade geológica, como o vulcanismo. Outra fonte dessa molécula é a produção industrial. O gás é amplamente utilizado no controle de pragas e na indústria eletrônica. A fumigação (um tipo de controle de pragas através do tratamento químico realizado com compostos químicos ou formulações pesticidas) com fosfina é uma técnica comum usada para combater pragas em sementes e grãos armazenados. Outro uso comum dessa molécula é na fabricação de semicondutores.

Como a fosfina foi identificada?

Em uma coletiva de imprensa transmitida pela internet, a astrobióloga da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, Jane Greaves, principal autora do estudo, contou que começou este projeto de pesquisa em 2016. Ela queria investigar bioassinaturas (traços de vida, definidos por substâncias na atmosfera, lagos ou oceanos) de fosfina na atmosfera de Vênus, em nuvens que ficam 50km acima da superfície. A autora comentou que embora sejam muito ácidas, essas nuvens altas possuem temperaturas mais amenas, cerca de 20ºC, e poderiam constituir em um possível abrigo para vida extraterrestre.
Para confirmar sua hipótese, Greaves obteve primeiro indício da presença de fosfina na atmosfera em Vênus em 2018 com o telescópio James Clerk Maxwell, localizado a mais de 4 mil metros de altura sobre um vulcão no Havaí. Esse telescópio é um radiotelescópio, instrumento capaz de captar as ondas emitidas por compostos químicos em outras atmosferas à medida que giram ao redor de um planeta. O tamanho da onda captada permite identificar os compostos observados. Em 2018, porém, a detecção da fosfina não foi conclusiva.

Telescópio James Clerk Maxwell no Havaí. Imagem: William Montgomerie.

Empolgada, porém cautelosa, Greaves quis checar a descoberta e entrou em contato com a colega Clara Sousa-Silva, pesquisadora do Instituto Tecnológico de Massachusetts, nos EUA, cuja carreira é focada na caracterização da fosfina. Dessa vez, os testes foram realizados em um radiotelescópio muito mais potente, o ALMA, localizado no deserto do Atacama, no Chile. O sinal obtido foi muito mais claro e o telescópio mostrou que de fato o padrão observado pelo James Clerk Maxwell em 2018 indicava a presença da molécula vindo das nuvens de Vênus.

Antenas do telescópio ALMA no deserto do Atacama, no Chile. Imagem: ESO.

Os pesquisadores não pararam por aí. Para interpretar os dados coletados, eles utilizaram um modelo da atmosfera venusiana, desenvolvido por Hideo Sagawa, da Universidade Kyoto Sangyo. A partir desse modelo, eles puderam concluir que a fosfina está presente na atmosfera de Vênus de maneira pouco concentrada. Porém, embora a concentração seja baixa, ela ainda é muito maior do que a produzida pela vida na Terra.

A equipe ainda foi além e decidiu modelar como a fosfina produzida por meio de atividades geológicas, como o vulcanismo, poderia se acumular nas nuvens do planeta. Em todos os cenários obtidos, a quantidade da molécula equivaleria a apenas uma pequena porcentagem do total observado pelo ALMA.

Na tentativa de entender como a fosfina poderia ter ido parar nas nuvens de Vênus, a pesquisadora Clara Souza-Silva fez um apelo à comunidade científica “Agora, astrônomos pensarão em todas as maneiras para justificar a produção não biológica da fosfina. Por favor, façam isso, porque estamos no fim de nossas possibilidades de mostrar processos abióticos que podem produzi-la”.

Os autores do estudo publicado na revista Nature em setembro foram cautelosos e insistiram que não podem afirmar com certeza que atmosfera de Vênus abriga vida, e pediram que outras equipes investiguem a descoberta para que encontrem novas explicações, ou acabem confirmando a hipótese. Uma forma rápida de confirmar a presença de vida no planeta seria enviando sondas à Vênus, coletando material e retornando-o para Terra, porém isso é algo que ainda não está no calendário das agências espaciais, ao menos por enquanto.

Representação artística de Vênus com moléculas de fosfina em sua atmosfera. Imagem: Danielle Futselaar.

Outros estudos estão sendo feitos e apontam que não há fosfina em Vênus. Isso é verdade?

A ciência tem alguns mecanismos muito interessantes que buscam constantemente aprimorar os conhecimentos científicos produzidos. Um deles é a existência de uma comunidade científica. Isso acontece porque vários grupos pesquisam coisas similares separadamente. Então um grupo pode sempre contestar os resultados de outro grupo, realizar mais observações e experimentações e chegar a uma conclusão diferente. Essa constante investigação de temas similares por diferentes grupos faz que, com o tempo, os conhecimentos científicos sejam aperfeiçoados, a fim de melhor representarem a realidade. Essas mudanças no conhecimento científico podem ser feita ao longo de séculos, ou em questão de semanas. Tudo depende do conhecimento que está em debate. 

Com a descoberta da fosfina em Vênus a situação não foi diferente. Após da divulgação do estudo de Greaves em setembro deste ano, pelo menos 4 outros estudos já foram divulgados afirmando a não existência da molécula na atmosfera venusiana. Um deles utilizou dados antigos sobre a atmosfera do planeta e não encontrou fosfina. Dois se basearam nos mesmos dados obtidos por Greaves e colaboradores e também não encontraram a molécula. Um último estudo publicado há algumas semanas indica falhas na coleta e análise de dados pelo grupo de Greaves.

Então existe ou não fosfina em Vênus? As evidências apresentadas por esses estudos são bastante convincentes, porém é preciso um pouco de cautela na hora de bater o martelo e afirmar se existe ou não fosfina na atmosfera de Vênus. O desejável agora, é que mais grupos se envolvam na busca pela molécula e publiquem seus resultados para confirmar ou não a presença do gás no planeta vizinho. E quando isso acontecer, voltaremos aqui e debateremos o tema.

Se o estudo inicial estiver correto, a descoberta de fosfina significa vida em Vênus ou não?

A resposta mais simples é: não! A descoberta da fosfina não significa necessariamente que exista vida em Vênus. Alguns dos cientistas que participaram deste estudo publicaram um trabalho anterior, no qual afirmavam que a presença de fosfina em um planeta rochoso como Vênus só poderia ser atribuída à presença de vida no planeta. No estudo mais recente, porém, os autores avisam com cautela que essa detecção de fosfina “não é uma prova sólida de vida, só de química anômala que não podemos explicar”.

O que isso significa? A explicação mais plausível é que possam existir outros processos geológicos em Vênus que expliquem a existência da fosfina e que os cientistas até o presente momento não consideraram.

De qualquer forma, essa descoberta é revolucionária e merece ser investigada mais a fundo. Próximas pesquisas podem envolver estudos mais aprofundados de processos abióticos que possam geral fosfina e também possíveis missões de retorno de amostras. E, se algum dia a hipótese de vida for confirmada, uma nova série de perguntas tentando entender de onde e como essa vida teria se originado certamente serão necessárias.

Fontes:

https://www.nature.com/articles/s41550-020-1174-4

https://ras.ac.uk/news-and-press/news/hints-life-venus

https://astronomy.com/news/2020/09/astronomers-spy-phosphine-on-venus-a-potential-sign-of-life

https://www.abc.net.au/news/2020-09-15/is-there-life-on-venus-what-the-discovery-of-phosphine-means/12664504

http://astrobiology.com/2020/09/phosphine-detected-in-the-atmosphere-of-venus—an-indicator-of-possible-life.html

https://brasil.elpais.com/ciencia/2020-09-14/cientistas-encontram-possiveis-indicios-de-vida-em-venus.html

https://www.em.com.br/app/noticia/ciencia/2020/09/15/interna_ciencia,1185546/o-que-representa-a-descoberta-de-fosfina-em-venus.shtml

https://www.bbc.com/portuguese/geral-54159996

https://canaltech.com.br/espaco/vida-em-venus-pesquisadores-encontram-bioassinatura-na-atmosfera-do-planeta-171494/

https://canaltech.com.br/espaco/vulcoes-em-venus-podem-explicar-origem-da-fosfina-cientistas-acreditam-que-sim-172488/

http://www.bameq.portalcoficssma.com.br/Pdf/CFCProdutos/485

https://www.bbc.com/portuguese/geral-54185816

https://canaltech.com.br/espaco/astronomos-refutam-descoberta-de-fosfina-em-venus-sem-evidencias-estatisticas-173934/

https://arxiv.org/abs/2010.07817

https://arxiv.org/abs/2010.09761

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Doença de Alzheimer: Inovação em diagnóstico a caminho

A Doença de Alzheimer (DA), também popularmente conhecida como Mal de Alzheimer ou simplesmente Alzheimer, é degenerativa ocasionando perda de memória e outras funções cognitivas (como orientação e linguagem) no paciente. É ainda incurável, porém tratável em estágios mais iniciais1.

Foi inicialmente descrita em 1906 pelo psiquiatra alemão Alois Alzheimer (cujo sobrenome foi atribuído anos mais tarde por Emil Kraepelin para se referir à doença)2.

Dentre as demências que acometem a população idosa o Alzheimer é a principal em número de pacientes acometidos3, sendo responsável por 60% a 70% destes casos no mundo4. O envelhecimento da população mundial preocupa especialistas e, segundo estimativa da Organização Mundial da Saúde (OMS), o número de pacientes acometidos deve triplicar até 2050. O Brasil deve atingir 6 milhões de pacientes com demência em 20505.

Apesar de as causas da doença de Alzheimer não serem completamente conhecidas, hipóteses foram levantadas para tentar explicar o surgimento da doença. Dentre estas a chamada hipótese amiloide possui ampla aceitação perante a comunidade científica devido aos resultados de análise no cérebro de pacientes6. Ao se analisar o tecido cerebral de pessoas saudáveis e pacientes com Alzheimer, diferenças são encontradas. O cérebro do paciente com Doença de Alzheimer apresenta duas principais alterações, uma nos neurônios (células responsáveis por transmitir impulsos nervosos) e outra na região entre estas células. No interior dos neurônios dos pacientes, no citoplasma, encontram-se fibras emaranhadas (conhecidas como emaranhados neurofibrilares) contendo proteínas chamadas Tau associadas a elas, e no exterior das células encontram-se agregados formados pelos peptídeos (breves sequências de aminoácidos) Aβ, conhecidos como agregados amiloides7 (Figura 1).

Figura 1: Representação de neurônios – A. de indivíduo saudável – B. de paciente com Alzheimer. Fonte: Extraída de de Falco et al., 20167.

As proteínas Tau desempenham importantes funções para o correto funcionamento dos neurônios; por exemplo, protegem o DNA das células neuronais e estabilizam o esqueleto destas8. Normalmente as proteínas Tau não se aglomeram a filamentos a fim de ficarem lá depositadas. Porém, se forem modificadas para conter grupos fosfato (ou seja, se sofrerem fosforilações), tornam-se insolúveis no citoplasma dos neurônios se destinando aos filamentos. Isso prejudica o funcionamento das células neuronais. Logo, pacientes com Doença de Alzheimer tem níveis elevados da proteína Tau fosforilada (fosfo-Tau). Existe até mesmo a hipótese de que é o acúmulo de agregados amilóides o responsável por promover esta modificação na proteína Tau9.

Os peptídeos amilóides também não são prejudiciais de maneira isolada (não agregados); são seus agregados que causam danos. Os peptídeos amilóides não agregados contribuem para o desenvolvimento do cérebro e seu correto funcionamento8. Os agregados amilóides, por sua vez, prejudicam a comunicação entre células nervosas e podem ocasionar a morte destas, causando os prejuízos já descritos ao paciente10. Pacientes com Doença de Alzheimer possuem muitos agregados amilóides sendo gerados no cérebro, além de muita proteína Tau na forma insolúvel depositada nos emaranhados neurofibrilares (Figura 2).

Figura 2: Nas tomografias por emissão de pósitrons a coluna de imagens do cérebro apresentada à esquerda são oriundas de idoso saudável e as da coluna da direita, de paciente com Alzheimer. Para ambos os pacientes a imagem mais acima foi realizada para se determinar a presença da proteína Tau e as imagens mais abaixo, para a presença de agregados amilóides. Conforme exibido na legenda, na porção extrema direita da imagem, quanto mais vermelha for a região colorida nas imagens de cérebro, maior a presença daquilo que se está investigando (proteína Tau ou agregados amilóides). Observa-se altas concentrações dos agregados amilóide e de Tau (fosforilada como já discutido neste texto) no cérebro dos doentes. Fonte: Yang, 2016 – imagem de Schöll, M.11

Para o diagnóstico são utilizados comumente tomografias do cérebro além da avaliação clínica do paciente por meio de testes cognitivos e os relatos de familiares acerca do comportamento atípico do paciente12.

Em Agosto deste ano de 2020, no entanto, um grupo de pesquisadores liderados por Sebastian Palmqvist e Oskar Hansson da Universidade de Lund, na Suécia, publicaram resultados promissores de seus estudos que tornaria possível o diagnóstico do Alzheimer através de exame de sangue13.

O exame se baseará na dosagem da proteína fosfo-Tau217 (Figura 3) no plasma dos pacientes, visto que os cientistas perceberam esta se encontra em altos níveis nos pacientes com Alzheimer (até mesmo antes do aparecimento dos sintomas). A proteína se mostrou um biomarcador seguro, possibilitando aos pesquisadores distinguir, por meio do exame, os pacientes com Alzheimer daqueles com outras doenças neurodegenerativas14.

Figura 3: Simulação computacional de anticorpo (em rosa e azul) e fosfo-tau217 (destacada em amarelo). Fonte: Van Kolen et al. (2020) – NCBI – Estrutura 6XLI.15 

Esta inovação no diagnóstico seria de grande impacto uma vez que o diagnóstico precoce é raramente realizado. No geral, quando as famílias notam os lapsos de memória e mudança de comportamento e levam o paciente ao médico a degeneração já se encontra avançada. O novo exame seria, portanto, uma grande conquista para pacientes e familiares. O diagnóstico precoce permitiria a adoção de tratamentos que devem ser iniciados na etapa inicial de progressão da doença e que possuem efetivo potencial de melhoria significativa da qualidade de vida não só do paciente, mas também daqueles que dele cuidam.

Referências: 

1 Hospital Israelita Albert Einstein – Alzheimer. Disponível através do link <https://www.einstein.br/doencas-sintomas/alzheimer>. Acesso em 27/10/2020.

2 AlzheimerMed – A Primeira Paciente August D. Disponível através do link <http://www.alzheimermed.com.br/biografia-alois-alzheimer/a-primeira-paciente-august-d> Acesso em 27/10/2020.

3 Vidor R de C et al. (2019) MORTALIDADE POR DOENÇA DE ALZHEIMER E DESENVOLVIMENTO HUMANO NO SÉCULO XXI: UM ESTUDO ECOLÓGICO NAS GRANDES REGIÕES BRASILEIRAS. Arquivos Catarinenses de Medicina 48(1). Disponível através do link <http://www.acm.org.br/acm/seer/index.php/arquivos/article/view/394>. Acesso em 27/10/2020.

4 WHO WOrld Health Organization – Dementia. Disponível através do link <https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/dementia>. Acesso em 27/10/2020.

5 RFI – Casos de demência vão triplicar e chegar a 152 milhões de pessoas até 2050, diz OMS.. Disponível através do link <https://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2019/05/14/casos-de-demencia-vao-triplicar-e-chegar-a-152-milhoes-de-pessoas-ate-2050-diz-oms.ghtml>. Acesso em 27/10/2020.

6 Fiocruz (2014) Novos caminhos para tratamento de Alzheimer, Parkinson e depressão. Disponível através do link <http://www.fiocruz.br/ioc/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=2084&sid=32&tpl=printerview#:~:text=A%20hip%C3%B3tese%20da%20cascata%20amil%C3%B3ide,de%20prote%C3%ADna%20est%C3%A3o%20ligadas%20ao>. Acesso em 27/10/2020.

7 de Falco A. et al., (2016). DOENÇA DE ALZHEIMER: HIPÓTESES ETIOLÓGICAS E PERSPECTIVAS DE TRATAMENTO. Química Nova 39(1). Disponível através do link <https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422016000100063>. Acesso em 27/10/2020.

8 Penke B. et al. (2020) Oligomerization and Conformational Change Turn Monomeric β-Amyloid and Tau Proteins Toxic: Their Role in Alzheimer’s Pathogenesis. Molecules 25(7). Disponível através do link <https://www.mdpi.com/1420-3049/25/7/1659>. Acesso em 27/10/2020.

9 de Felice F.G. et al. (2008) Alzheimer’s disease-type neuronal tau hyperphosphorylation induced by Aβ oligomers. Neurobiology of Aging 29(9). Disponível através do link <https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2007.02.029>. Acesso em 27/10/2020.

10 Salazar S.V., Strittmatter S.M. (2017) Cellular prion protein as a receptor for amyloid-β oligomers in Alzheimer’s disease. Biochem Biophys Res Commun 483(4). Disponível através do link <https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27639648/>. Acesso em 27/10/2020.

11 Yang S (2016) PET scans reveal key details of Alzheimer’s protein growth in aging brains. Berkeley News. Disponível através do link <https://news.berkeley.edu/2016/03/02/pet-scans-alzheimers-tau-amyloid/>. Acesso em 27/10/2020.

12 HCor – Alzheimer: fique atento aos sinais. Disponível através do link <https://www.hcor.com.br/hcor-explica/neurologia/alzheimer-fique-atento-aos-sinais/>. Acesso em 27/10/2020.

13 Palmqvist S. et al. (2020) Discriminative Accuracy of Plasma Phospho-tau217 for Alzheimer Disease vs Other Neurodegenerative Disorders. JAMA 324(8). Disponível através do link <https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32722745/>. Acesso em 27/10/2020.

14 G1 – Estudo sugere que Alzheimer pode ser detectado em novo tipo de exame de sangue. Disponível através do link <https://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2020/07/28/estudo-sugere-que-alzheimer-pode-ser-detectado-em-novo-tipo-de-exame-de-sangue.ghtml>. Acesso em 27/10/2020.

15 Van Kolen et al. (2020) Discovery and Functional Characterization of hPT3, a Humanized Anti-Phospho Tau Selective Monoclonal Antibody. J Alzheimers Dis 77. Disponível através do link <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/pdb/6XLI>. Acesso em 27/10/2020.

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A produção do desconhecimento: negacionismo e o vírus da ignorância

Anticorpos neutralizando o coronavírus. Imagem: C. Barnes / Björkman laboratory

Estamos vivendo um momento de cansaço extremo. Parece que, salvo raras exceções, a pandemia tem nos levado à uma condição de exaustão física e mental. E algo que me parece ainda mais preocupante: a sensação de impotência. Ao mesmo tempo em que nunca se pesquisou tanto um mesmo assunto em tão pouco tempo, persistem inúmeras dúvidas sobre o novo coronavírus. Lemos artigos, vemos notícias na imprensa e nas redes sociais todos os dias. Ainda assim, diversas questões surgem, demonstrando que infelizmente sabemos pouco sobre esse vírus altamente contagioso e suas desconhecidas sequelas. Seguimos aguardando ansiosamente os resultados das vacinas que estão em testes e possíveis tratamentos. Enquanto isso, mantemos o isolamento social e as saídas de casa são apenas para atividades essenciais. Será que faço parte da pequena parcela privilegiada da população que pode permanecer em casa e entende que deve se isolar pelo bem coletivo?

O fato é que, desde o início da pandemia, me chamou a atenção os casos de pessoas que simplesmente ignoram a doença e levam a vida como se nada houvesse. Poderíamos abordar esse fenômeno pela perspectiva da psicanálise, como um mecanismo de defesa: a conhecida negação. Do ponto de vista da economia psíquica, gastamos menos energia mantendo a negação do que enfrentando o desprazer da realidade. Para o sujeito que nega, não há contato com as adversidades que a pandemia ocasiona, sendo mais fácil “fingir” que tudo está bem. Óbvio que se trata de uma abordagem didática para colaborar na compreensão desse evento. De qualquer modo, pretendo aprofundar essa ótica de análise do negacionismo numa próxima coluna.

Para esse momento, gostaria de trazer o quanto essa lógica do negacionismo tem ganhado força, tornando-se um verdadeiro obstáculo no enfrentamento da disseminação da doença. Se antes, a existência de terraplanistas e negacionistas era algo pontual e quase uma caricatura de um certo grupo social, hoje vemos como esses segmentos cresceram vertiginosamente.

Um episódio ocorrido no mês passado em Campinas/SP, amplamente divulgado pelas redes sociais, deu visibilidade a esse tipo de situação cada vez mais recorrente. Numa sorveteria, a atendente pediu que um cliente usasse a máscara adequadamente e ele se recusou. Isso bastou para gerar um grave conflito diante da recusa de atendê-lo dessa maneira. Casos desse tipo estão cada vez mais frequentes e a existência de uma pandemia que nos obriga a usar máscaras parece absolutamente secundária.

Precisamos identificar as razões que têm levado e elevado esse grupo de negacionistas a ter tal envergadura. Arriscaria algumas conjecturas: 1) no contexto brasileiro, a completa inexistência de uma política de saúde coerente com as normas internacionais preconizadas pela OMS; 2) a ausência de um Ministro da Saúde por meses em plena pandemia, evidenciando que políticas de saúde não importam; 3) as declarações e condutas infelizes daquele que deveria governar o nosso país só tem agravado a situação, como, por exemplo, estimular e participar de aglomerações; não usar máscara em diversos eventos públicos dos quais participa; recomendar o uso de remédios que não são reconhecidos cientificamente como eficazes e desprezar a gravidade da doença.

Chegamos num ponto em que a falta de confiança nos dados produzidos pelo Ministério da Saúde levou os meios de comunicação a criar um consórcio para apurar diariamente o número de casos novos e óbitos. A principal fonte de dados do Ministério da Saúde ‒ o então Painel Covid ‒ passou por oscilações, no início de junho de 2020, ficando fora do ar por um dia e omitindo a totalidade de mortes e casos diagnosticados. A impossibilidade de mensurar o quantitativo total de pessoas que faleceram e que foram contaminadas abalou ainda mais a confiança da imprensa nos dados compilados e fornecidos pelo governo federal, Hoje, um conjunto de veículos de imprensa coleta tais números diretamente junto às Secretarias Estaduais de Saúde, consolida essas informações e divulga todos os dias às 20h o número de casos novos e óbitos.

Esses elementos, analisados conjuntamente, só confirmam a verdadeira produção do desconhecimento. Dados imprecisos, divergentes e orientações incoerentes sobre como proceder confundem a população. Além disso, estimulam a desconfiança e minam quaisquer tentativas de protocolos de segurança sanitária contra o novo coronavírus. Se cada um ‒ seja o governo, a família, o vizinho, o comerciante ­‒ diz uma coisa diferente, como saber aquilo que é correto e adequado numa conjuntura dinâmica de descobertas? Entramos na seara daqueles que acreditam que a pandemia existe e aqueles que a negam. Parece que o vírus da ignorância tem se espalhado rapidamente junto com o novo coronavírus.

Uma pesquisa internacional sobre o negacionismo científico foi iniciada e, em breve, teremos mais dados sobre esse assunto. Renan Leonel, pesquisador da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, teve seu projeto “Agnotologia viral: negação da COVID-19 em meio à pandemia no Brasil, Reino Unido e Estados Unidos” aprovado pelo Social Science Research Council of New York (SSRC), em parceria com a Henry Luce Foundation. Ele vai estudar a explosão de desinformação sobre o novo coronavírus que tem ocorrido nesses três países, especialmente pela baixa adesão às normas da OMS. Uma das suas hipóteses é que o negacionismo científico seria uma política de Estado nos países selecionados para a pesquisa. Antes de saírem os resultados dessa pesquisa, já ousaria dizer que, pelo menos em relação ao governo federal brasileiro, o projeto tem grandes chances de confirmar sua hipótese inicial.

Diante dessas tristes evidências, torna-se importante saber como combater o negacionismo. Parece que nosso trabalho foi triplicado porque além de explicar o que é um dado científico, precisamos também esclarecer o que não é ciência e ainda desconstruir os argumentos negacionistas. Quando penso sobre esse assunto, vejo que não há como elaborar estratégias de enfrentamento do negacionismo sem entrar no debate sobre pós-verdade que tem constituído nossos tempos atuais. Os afetos e as emoções, infelizmente nesse caso, estão embaralhando as tentativas de diálogos racionais sobre a pandemia. Opiniões pessoais e “achismos” se sobrepõem a estudos comprovados cientificamente, dificultando a construção de consensos num contexto em que os pontos de partida são absolutamente distintos. Parece que já tenho mais um tema para outra coluna!

Ao olharmos para os dados oficiais (sem considerar as subnotificações), nesse mês de outubro de 2020, já são quase 160 mil brasileiras/os que faleceram diagnosticadas/os com COVID19 e mais de 5 milhões de casos confirmados. É espantoso que esses números não signifiquem nada para os negacionistas. Centenas del óbitos por dia, nos últimos meses, não tem como ser ignorada. Precisamos de vacina e anticorpos não apenas para o novo coronavírus, mas também para o negacionismo científico.

Como bem colocou a presidenta da Fiocruz há alguns meses atrás, Nísia Trindade Lima, em relação à pandemia, estamos no mesmo oceano, enfrentando a mesma tempestade. Cada um na sua embarcação, de acordo com suas condições, podendo ser um transatlântico, um iate, uma lancha, um barco ou uma canoa. Ela se referia à desigualdade social, mas avalio que essa metáfora também pode ser aplicada à desigualdade de informações. Uns considerando que estamos, de fato, numa tormenta e outros entendendo que se trata apenas de uma “garoinha”.

Nessa complexa conjuntura, mais do que nunca, precisamos da ciência e continuar fazendo ciência para lidar com essa realidade, enfrentando o negacionismo e colaborando na produção de conhecimento científico que melhore as condições de vida de todas nós. Não sabemos para onde essa pandemia irá nos conduzir. Por ora, como iniciei a coluna, sei apenas que juntamente com milhares de outras pessoas, estou muito cansada física e mentalmente. Escrever acaba sendo uma forma de romper com o automatismo da quarentena e uma maneira de elaborar outras saídas. É encarar esses tempos sombrios de frente, com coragem para construir outros modos de ser e estar nesse mundo.

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Ondas cerebrais e o reconhecimento de objetos

Quando olhamos para imagens simples de figuras geométricas coloridas como as que vemos abaixo, conseguimos facilmente reconhecê-las como um círculo-vermelho e um quadrado-azul:

Figura 1: Para reconhecermos essas duas imagens como objetos diferentes deveríamos, por exemplo, ter a capacidade de processar separadamente atributos de forma (circular ou quadrada) ou cor (vermelha e azul). Também precisaríamos, de alguma maneira, integrar as informações sobre os diferentes atributos para reconhecer o círculo-vermelho e o quadrado-azul. Como processamos e integramos este tipo de informação no cérebro ainda é uma questão em aberto na neurociência.

Essa pergunta teórica está relacionada com a verificação experimental de que grupos de neurônios disparam juntos quando observamos uma imagem com algumas características específicas: por exemplo, quando vemos o círculo-vermelho, o balão ou a maçã na figura 2. No entanto, esses mesmos neurônios perdem a sincronia quando observamos estímulos visuais com características diferentes das primeiras: por exemplo, quando vemos o quadrado-azul na figura 1.

Mas a pergunta sobre quais mecanismos neuronais estão por trás dessa atividade cognitiva tão simples segue em aberto. Esse problema científico, comumente chamado de “problema da integração” (binding problem) ou da “integração x segregação” vem sendo bastante discutido nas últimas décadas. Poderíamos formular a questão da seguinte maneira: o que acontece com o fluxo de informação entre regiões cerebrais quando reconhecemos um objeto? Ou de maneira mais longa: Como ocorre a comunicação entre grupos de neurônios para que os diferentes atributos dos objetos observados como cor, forma e movimento, processados em diferentes partes do córtex, tornem-se uma percepção única, integrada e coerente que nos permite identificar o objeto?

Figura 2: Como reconhecemos que as três imagens acima representam objetos distintos? Quantos outros atributos além de forma (circular) e cor (vermelha) seriam necessários para distinguirmos o balão da maçã? 

Desde os anos 80 existe uma hipótese, chamada “integração por sincronização” (binding by synchrony) [1], que sugere que nossa percepção está relacionada à sincronização da atividade de grupos de neurônios responsáveis pelos diferentes atributos da imagem (cor, forma, velocidade, etc..).  E que o fato de grupos de neurônios distantes dispararem de maneira sincronizada garantiria nossa capacidade de integração de todos os atributos da imagem levando ao reconhecimento do objeto como uma única entidade: maçã!

Uma teoria complementar a esta, chamada “comunicação por coerência” (communication through coherence) [2], sugere que a sincronização de fase da atividade oscilatória de diferentes regiões pode facilitar ou bloquear a comunicação entre essas regiões dependendo da diferença de fase entre as ondas cerebrais. Tipicamente essa atividade oscilatória coerente ocorre na faixa de frequência chamada gama (frequências maiores que 30 Hz). Diversos experimentos medindo a atividade elétrica de primatas humanos e não-humanos têm mostrado que, de fato, há bastante sincronização entre regiões do córtex visual em faixas de frequência específica. Os sinais elétricos medidos  nessas regiões durante tarefas de reconhecimento de imagens não só estão correlacionados como possuem uma direção preferencial de influência em frequências específicas. Estas evidências indicam que as oscilações estão contribuindo para o processo de comunicação neuronal.

Uma outra hipótese, sugere que um outro mecanismo, chamado bloqueio por inibição (ou GBI “gating by inhibition”) [3], permite a comunicação entre regiões cerebrais A e X. Essa teoria diz que a informação flui mais eficientemente de A para X quando o fluxo de informação de uma terceira região B para X é diminuído através da inibição sináptica. Assim, só a informação relevante para o reconhecimento daquele objeto (vinda de A) chegaria na região X (veja figura 3). De acordo com esta hipótese o fluxo de informação entre duas regiões fica garantido através da inibição de outros grupos de neurônios que não são relevantes para a tarefa. 

Em alguns experimentos foi verificado que as oscilações na faixa de frequência alfa (10Hz) é maior nas regiões irrelevantes para a tarefa (B) do que nas relevantes (A). E, portanto, foi proposto que são as oscilações em alfa que refletem essa inibição em regiões específicas. Esse aumento de alfa nas regiões irrelevantes mostrou-se relacionado, por exemplo, com performance comportamental. O que sugere que quando inibimos corretamente a informação vinda de regiões irrelevantes para a tarefa reconhecemos melhor os objetos.

Recentemente, a pesquisadora Mathilde Bonnefond e seus colaboradores [4] sugeriram unificar essas duas teorias baseando-se na ideia de “oscilações agrupadas” (nested oscillations), caracterizada pelo acoplamento das oscilações em frequência distintas. De forma simplificada, eles sugeriram que a comunicação entre A e X ocorre (i) porque suas atividades estão coerentes em alguma faixa de frequência e (ii) porque a comunicação entre B e X foi inibida em outra faixa de frequência. Assim, espera-se que o acoplamento entre fase e amplitude das oscilações em diferentes faixas de frequência (alfa e gama por exemplo) garanta que o fluxo de informação entre certas regiões aumente, enquanto que o fluxo entre as outras diminua quando reconhecemos algum objeto (veja figura 3). 

Desta forma, pensando nas imagens da figura 1, poderíamos ter uma região cortical (por exemplo, a primeira região do córtex visual primário V1 [5]) formada por 4 grupos distintos de neurônios tais que: os neurônios em A ativam quando vemos a cor vermelha, e os neurônios em B disparam quando vemos a cor azul; enquanto C estaria ativo quando vemos imagens de círculos e D imagens de quadrados. Então, num esquema bastante simplificado, quando vemos um círculo-vermelho (ou o balão, ou a maçã da figura 2)  as regiões A e C conseguiriam mandar informação para a região X enquanto que as regiões B e D teriam o fluxo de informação inibido (veja diagrama à esquerda na figura 3).

Figura 3: Esquema ilustrativo da hipótese de oscilações agrupadas para explicar a  comunicação entre regiões cerebrais e o reconhecimento de objetos a partir dos seus atributos como cor e forma. Modificada da Ref. [4]. 

Segundo a hipótese de Mathilde e seus colaboradores [4], as oscilações das regiões A e X em frequências rápidas e lentas estariam sincronizadas e isso facilitaria o fluxo de informação de A para X. Enquanto a região B teria oscilações com amplitudes maiores na frequência baixa e, tanto alfa como gama, apresentariam alguma diferença de fase em relação a X. Isto garantiria que a informação de B não chegaria em X. Algo análogo ocorreria entre as regiões C, D e X permitindo que identifiquemos inequivocamente e como uma única entidade o círculo-vermelho ou o quadrado-azul. 

Essa teoria sugere alguns mecanismos plausíveis, baseado nas propriedades das ondas corticais, que poderiam ser utilizados pelo cérebro para selecionarmos os atributos importantes para reconhecer os diferentes objetos. Todas as hipóteses mencionadas acima têm sido corroboradas com dados experimentais e utilizadas para propor novos experimentos para testar suas predições. Mas, ainda assim, existem experimentos que não podem ser explicados por nenhuma delas e perguntas que seguem sem resposta. Por exemplo, podemos nos perguntar quantos outros atributos (além de cor e forma) seriam necessários para diferenciar uma maçã de um balão vermelho. Ou como ocorre a integração da informação relativa a todos os possíveis atributos da imagem para reconhecermos o objeto? Como X processa toda a informação que recebeu sobre atributos para definir se é um balão ou uma maçã ou um simples círculo-vermelho? Possivelmente diversas outras teorias ainda serão formuladas, testadas, reformuladas, adaptadas e descartadas antes de compreendermos como o cérebro funciona… E por isso seguimos fazendo ciência.

Referências:

[1] http://www.scholarpedia.org/article/Binding_by_synchrony

[2] Pascal Fries. “A mechanism for cognitive dynamics: neuronal communication through neuronal coherence.” Trends in cognitive sciences 9.10 (2005): 474-480.

[3] Ole Jensen, Ali Mazaheri. “Shaping functional architecture by oscillatory alpha activity: gating by inhibition.” Frontiers in human neuroscience 4 (2010): 186.

[4] Bonnefond, Mathilde, Sabine Kastner e Ole Jensen. “Communication between brain areas based on nested oscillations.” eneuro 4.2 (2017).

[5] http://www.scholarpedia.org/article/Area_V1

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O que as sementes vindas da China, os caramujos e as braquiárias têm em comum? Espécies exóticas e as ameaças à biodiversidade nativa

Sabe quando você está passando na frente de uma casa com um lindo jardim e fica encantada com as belas flores e com vontade de tê-las em casa também? Aí você pode pensar: como escolher as plantas para meu jardim? Será que alguma dessas belezuras pode ser uma ameaça à biodiversidade? Pode sim. Muitas das plantas que encontramos pelas cidades e também na zona rural são espécies exóticas, ou seja, aquelas que não ocorriam naturalmente na vegetação original da região. O movimento dessas espécies de uma região para outra pode ser de maneira natural ou acidental, mas principalmente de forma consciente/intencional, como na agricultura e comércio de plantas ornamentais. É o caso da tumbérgia (Tumbergia grandiflora) (Fig. 1), vinda da Índia, ornamental e muito comum nos jardins brasileiros, cresce densamente sobre a vegetação nativa, sufocando-a e eliminando-a do local.

Figura 1: Tumbérgia (Tumbergia grandiflora). Fonte: Jean Pawek, 2010.

Nesse sentido, é importante evitar a compra de espécies exóticas, privilegiando as plantas nativas locais para os jardins e arborização urbana, procurando informações sobre as originais da região e pressionando os viveiristas para a sua produção e comercialização, por exemplo, nos viveiros de prefeituras que fornecem mudas para a arborização dos municípios.

Recentemente, alguns brasileiros relataram o recebimento de sementes vindas da China (Fig. 2), via correio, sem identificação, sem informações e sem que esse pedido de compra fosse solicitado. Essa situação intrigante gerou preocupação por parte do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), que recomendou que as pessoas não abrissem e plantassem essas sementes e nem mesmo as descartassem no lixo.

Figura 2: Sementes “surpresa” vindas da China sem informações e sem serem solicitadas. Fonte: Correio: o que a Bahia quer saber, 2020.

Mas, por que foram emitidas essas recomendações? Primeiramente, essas sementes podem carregar fungos, bactérias ou outras doenças, que podem infectar animais ou plantas, inclusive, prejudicando áreas agrícolas. Mas também há outra questão importante: as próprias sementes podem ser espécies exóticas, que quando plantadas, podem se estabelecer em ambientes brasileiros com condições adequadas ao seu desenvolvimento. 

E qual o problema das espécies exóticas? Elas podem se tornar plantas invasoras, com alto sucesso adaptativo, estabelecendo-se e modificando as relações em seus novos habitats (locais que passam a habitar), podendo se tornar competidoras dominantes ou predadoras efetivas. Em outras palavras, essas espécies, vindas de outras regiões, podem encontrar condições ambientais favoráveis à sua reprodução e à competição e predação de outras espécies, que já estavam naquele local anteriormente. 

Assim, as espécies exóticas podem levar a um desequilíbrio nas relações ecológicas, deixar as paisagens com a predominância de poucas espécies, descaracterizar a biodiversidade local e reduzir o tamanho populacional, ou mesmo, levar à extinção de espécies nativas [falando nisso, tem uma publicação no blog sobre a importância de manter as florestas “intactas”]. A introdução de espécies exóticas e seu potencial invasor é tão relevante, que a fiscalização de alimentos, sementes e outros organismos é regulada nos aeroportos, portos e fronteiras pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Inclusive, o Ministério do Meio Ambiente elaborou a Estratégia Nacional sobre espécies exóticas invasoras. 

Um exemplo de invasão em áreas naturais são os cães domésticos (Canis lupus familiaris) que invadem Unidades de Conservação (UCs) e atacam espécies nativas. Cabe destacar que as UCs são áreas com características naturais relevantes e que são legalmente protegidas com o objetivo de conservar os elementos e funções dessas unidades. Assim, os ataques de cães podem prejudicar a conservação de espécies nativas, inclusive das ameaçadas de extinção. Portanto, no caso de animais exóticos, é importante não abandoná-los, e mesmo, evitar que saiam para passear em áreas com vegetação nativa. 

Devido a problemas com espécies exóticas, existem tratados internacionais para regular a água de lastro de navios que transitam por diferentes países, como a Convenção Internacional sobre Controle e Gestão da Água de Lastro e Sedimentos de Navios. Tal água é aquela que preenche os porões dos navios para que estes tenham mais estabilidade e integridade estrutural, porém, ela é despejada quando as embarcações chegam aos portos. Assim, pode ocorrer transferência de espécimes da fauna e da flora típicos de uma região para outra ecologicamente diferente, o que pode causar ameaças ecológicas e econômicas. Por exemplo, a invasão do mexilhão dourado (Limnoperna fortunei) (Fig. 3) no Brasil que veio juntamente com a água de lastro de navios, vindos da Ásia na década de 90.

Inicialmente, tal mexilhão estava presente no estado do Rio Grande do Sul e foi se espalhando pelo país pela pesca, transporte de areia, transporte pelos rios e água de lastro. Então, passou a disputar espaço com a fauna e flora aquáticas nativas e a gerar outras mudanças ecológicas na cadeia alimentar. Essa espécie invasora tem a capacidade de se incrustar nos cascos de embarcações e em tubulações. Neste último caso, podem entupir as tubulações de hidrelétricas, resultando na paralisação (parcial) das atividades e consequentemente, em problemas econômicos. Inclusive, estima-se que a limpeza das turbinas da Usina de Itaipu acarrete em custos diários extras de cerca de US$ 1 milhão. O exemplo do mexilhão reforça a importância da regulação da água de lastro, mas também aponta a necessidade da fiscalização nos aeroportos, portos e fronteiras já mencionados.

 — Foto: Roberta Jaworski/G1
Figura 3: Informações sobre o tamanho, ocorrência e reprodução do mexilhão dourado. Fonte: IBAMA.

Outro caso brasileiro marcante é o do caramujo gigante (Acathina fulica) (Fig. 4), nativo da África. Tal espécie foi introduzida no Brasil como alternativa econômica ao escargot, mas a experiência não deu certo. Então, os criadores soltaram o animal na natureza e ele se proliferou, sendo que hoje é encontrado em quase todo o território nacional, podendo transmitir doenças e prejudicar plantações e jardins. 

Figura 4: Infestação de caramujos africanos. Fonte: Moldonado, 2018.

Outro exemplo vindo do continente africano é o do capim gordura (Melinis minutiflora Beauv.) e das braquiárias (por exemplo, a espécie Urochloa brizantha) (Fig. 5), que infestam espaços naturais e agrícolas, com controle dificultoso. Eles são capins muito usados como pasto para pecuária e recobrimento de taludes, tendo entrado no território brasileiro pela importação de sementes da África. Atualmente, as braquiárias são um dos grande problemas em UCs, principalmente pela resistência ao fogo, adormecimento das sementes no solo por longo período, ampla tolerância ecológica e alta capacidade de dispersão pelo vento, recobrindo completamente o solo e inviabilizando a germinação de capins nativos e outras formas de vegetação. 

Figura 5: Invasão de capim gordura e braquiárias em áreas naturais principalmente pela dispersão de sementes pelo vento em grande quantidade, permitindo que se alastrem ampla e rapidamente nessas áreas, gerando grande desequilíbrio ambiental e vários desafios no seu controle. Fonte: Gabriella Damasceno, 2020.

Mas, como a gente pode ajudar a evitar problemas com plantas exóticas? Além das ações já mencionadas, a forma mais simples é a prevenção e a educação ambiental, com a disseminação de informações sobre evitar o transporte de espécies não nativas para novas áreas de ocorrência. Isso pode ser feito pela produção de campanhas, programas educativos contínuos, produção de material informativo, trabalho em conjunto com outras organizações e eventos regionais/locais, formação de profissionais e inclusão de tópicos nos materiais didáticos e no currículo escolar. Também é importante a participação da população na fiscalização e divulgação de informações sobre espécies exóticas invasoras. A prevenção é muito importante, pois, quando as espécies invasoras se estabelecem, seu controle e remoção são difíceis e custosos.

Referências:

Arantes JT. 2020. Invasão por braquiária é mais um desafio à sobrevivência do Cerrado. Agência FAPESP de Divulgação. Disponível em: https://agencia.fapesp.br/invasao-por-braquiaria-e-mais-um-desafio-a-sobrevivencia-do-cerrado/34111/

Biffi VL. Atributos individuais, formas de manejo e contexto ambiental: quais fatores determinam a chance de cachorros visitarem remanescentes florestais? Dissertação (Mestrado em Ciências), Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo, São Paulo – SP; 2017.

Brasil, Ministério do Meio Ambiente. 2017. DIAGNÓSTICO SOBRE A INVASÃO DO MEXILHÃO-DOURADO (LIMNOPERNA FORTUNEI) NO BRASIL. 112 p. Disponível em: https://www.gov.br/ibama/pt-br/centrais-de-conteudo/2017-10-02-consulta-publica-mexilhao-dourado-2-pdf

Brasil, Ministério do Meio Ambiente. ESTRATÉGIA NACIONAL SOBRE ESPÉCIES EXÓTICAS INVASORAS. Disponível em: https://www.mma.gov.br/estruturas/conabio/_arquivos/anexo_resoluoconabio05_estrategia_nacional__espcies__invasoras_anexo_resoluoconabio05_15.pdf

Cardim R. Lista de plantas invasoras; 2011. Disponível em: https://arvoresdesaopaulo.wordpress.com/plantas-invasoras-lista/.

Damasceno G, Fidelis A. 2020. Abundance of invasive grasses is dependent on fire regime and climatic conditions in tropical savannas. Journal of Environmental Management, 271(1):111016. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111016

Figueiredo P. 2019. Proliferação de espécie invasora de mexilhão afeta hidrelétricas. G1.com. Disponível em: https://g1.globo.com/natureza/desafio-natureza/noticia/2019/04/26/proliferacao-de-especie-invasora-de-mexilhao-afeta-hidreletricas.ghtml

Fundação do Meio Ambiente. Lista comentada de espécies exóticas invasoras no estado de Santa Catarina: espécies que ameaçam a diversidade biológica. Florianópolis: FATMA, 2016. 88p.

Heger T, Saul WC, Trepl L. What biological invasions “are” is a matter of perspective. J Nat Conserv. 2013;21(2):93–6.

Leite H. 2020. Sementes misteriosas da China chegam ao Brasil e autoridades emitem alerta. Correio Braziliense. Disponível em: https://www.correiobraziliense.com.br/brasil/2020/09/4876023-sementes-misteriosas-da-china-chegam-ao-brasil-e-autoridades-emitem-alerta.html

Lowe S, Browne M, Boudjelas S, De Poorter M. 100 of the World’s Worst Invasive Alien Species A selection from the Global Invasive Species Database. IUCN, 2000. 12p.

Oeco. O que são Unidades de Conservação; 2013. Disponível em: https://www.oeco.org.br/dicionario-ambiental/27099-o-que-sao-unidades-de-conservacao/

Oliveira AES, Machado CJS. 2009. Quem é quem diante da presença de espécies exóticas no Brasil? Uma leitura do arcabouço institucional-legal voltada para a formulação de uma Política Pública Nacional. Ambiente & Sociedade, 12(2):373-387. http://dx.doi.org/10.1590/S1414-753X2009000200011.

Portugal-Araujo V. O perigo de dispersão da Tulipeira do Gabão (Spathodea campanulata Beauv.). Chácaras e Quintais. 1963; 107:562.

Ribeiro KT, Filippo DC, Paiva CL, Madeira JA, Nascimento JS. Ministério do Meio Ambiente. OCUPAÇÃO POR BRACHIARIA SPP. (POACEAE) NO PARQUE NACIONAL DA SERRA DO CIPÓ E INFESTAÇÃO DECORRENTE DA OBRA DE PAVIMENTAÇÃO DA RODOVIA MG-010, NA APA MORRO DA PEDREIRA, MINAS GERAIS. Disponível em: https://www.mma.gov.br/estruturas/174/_arquivos/174_05122008113143.pdf

Rohr A. 2020. Conheça a fraude que pode explicar as ‘sementes misteriosas’. G1.com. Disponível em:  https://g1.globo.com/economia/tecnologia/blog/altieres-rohr/post/2020/10/01/conheca-a-fraude-que-pode-explicar-as-sementes-misteriosas-que-chegam-da-china.ghtml

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Sirenes Cósmicas: das Ondas Gravitacionais à Expansão do Universo

Figura: Representação artística de dois buracos negros que estão bem próximos de colidir. Créditos: Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav).

Colisões Cósmicas e as Ondas Gravitacionais

Uns dos eventos cósmicos mais espetaculares que podem estar ocorrendo neste exato momento são colisões de estrelas de nêutrons e de buracos negros! Mas peraí, que bichos são esses? Estrelas de nêutrons são as menores e mais densas estrelas conhecidas. Buracos negros são regiões no espaço-tempo onde o campo gravitacional é tão forte que nem mesmo a luz consegue passar. Tanto as estrelas de nêutrons quanto os buracos negros são resultado da “morte” de estrelas massivas, e diga-se de passagem, uma morte fabulosa dada por uma explosão de supernova. Buracos negros também podem ser produzidos de outras formas (confira este post para saber mais sobre esses boladões). Sem falar que eles levaram o Prêmio Nobel de Física deste ano.  

Agora que sabemos o que são esses bichos, imagine que de vez em quando, calha desses objetos estarem tão próximos uns dos outros que eles começam a interagir gravitacionalmente, com um atraindo ou outro, numa espécie de baile cósmico que vai terminar numa grande colisão e fusão destes objetos (veja figura acima). E não acaba por aí! Como resultado dessa colisão são emitidas as chamadas ondas gravitacionais, que nada mais são do que ondulações no próprio tecido do espaço-tempo (veja animação abaixo) e previstas pelo físico alemão Albert Einstein em 1916. Esse fenômeno é muito similar ao efeito que vemos ao jogar uma pedrinha num lago calmo e onde vemos as ondinhas se formando em sua superfície. 

Figura: Representação artística da colisão e fusão de dois buracos negros e a propagação das ondas gravitacionais geradas pelo evento. Créditos: LIGO/T. Pyle.

Da mesma forma que uma onda sonora, as ondas gravitacionais possuem uma frequência (altura: grave/agudo) e uma amplitude (volume: alto/baixo), e essas propriedades guardam a informação das massas dos objetos envolvidos na colisão e sua distância até nós. Como podemos prever exatamente a amplitude de tais ondas e nada muito doido acontece entre diferentes colisões, dizemos que as ondas gravitacionais são “sirenes-padrão”, que nos permitem determinar a distância em que aconteceu a colisão.            

Sirenes brilhantes e escuras

Pensa que parou por aí? Não mesmo. Em 2015, a colaboração LIGO foi capaz de fazer a primeira detecção direta das ondas gravitacionais, evento esse que ficou conhecido como GW150914 e que foi resultado da fusão de 2 buracos negros. Pesquisadores envolvidos nesta descoberta ganharam o Nobel de Física em 2017. Nesse mesmo ano, outro evento extraordinário aconteceu: a colaboração LIGO/Virgo detectou a colisão de duas estrelas de nêutrons e foi capaz de dar o alerta para os astrônomos no mundo todo apontarem seus telescópios na direção deste evento. E pela primeira vez, foi possível detectar a luz resultante dessa grande colisão cósmica. E teve participação da astrofísica brasileira Marcelle Soares-Santos nessa descoberta, que usou o telescópio Blanco no Chile para obter imagens do evento, que ficou conhecido como GW170817 (veja figura abaixo).

Figura: Imagens do evento GW170817 resultante da colisão de 2 estrelas de nêutrons. Na esquerda, a observação feita aproximadamente 1 dia após a colisão, onde é possível ver a luz emitida na faixa do visível (objeto marcado pelos traços brancos). Na direita, a mesma região observada 2 semanas após a colisão, onde não há mais luz visível emitida por esse evento. Créditos: M. Soares-Santos et al (arXiv: 1710.05459).

Uma maneira simples de visualizar o que aconteceu: imagine que você está numa sala escura e uma bombinha de festa junina explode. O barulho e a luz vai fazer você saber exatamente o local da explosão. Agora, se uma bombinha explodir, mas sem luz, você provavelmente vai olhar na direção certa de onde ela está, mas não vai ter certeza da sua localização exata. No primeiro caso, temos a representação das chamadas “sirenes-padrão brilhantes”, que são as ondas gravitacionais resultantes da colisão de duas estrelas de nêutrons no qual se tem a emissão de luz. No segundo caso, temos as “sirenes-padrão escuras”, que são resultado da colisão de dois buracos negros, portanto, sem emissão de luz. Note que poderíamos ter o caso da colisão de uma estrela de nêutrons e um buraco negro, que poderia ter a emissão de luz, como no caso das sirenes brilhantes, mas essa hipótese ainda não foi confirmada. Em todo caso, inauguramos a era da Astronomia multi-mensageiro com ondas gravitacionais!          

E a expansão do Universo? 

Sabemos que o Universo está se expandido de forma acelerada, e que isso significa que as galáxias estão se afastando uma das outras. Essa medida do afastamento é dada pelo desvio para o vermelho (z), o qual já discutimos neste outro post. A velocidade com que elas se afastam é chamada “velocidade de recessão” (v) e podemos determiná-la se sabemos seu z. Em 1929, o astrônomo estadunidense Edwin Hubble notou que havia uma relação linear entre a velocidade de recessão das galáxias e sua distância (d), onde galáxias mais distantes se afastam mais rápido do que galáxias próximas de nós (veja figura abaixo). Essa relação, chamada de Lei de Hubble, é descrita por v = H0 x d, onde H0 é conhecida como a constante de Hubble e nos diz o quão rápido o Universo está se expandindo.

Figura: Diagrama de Hubble mostrando a relação linear entre a velocidade de recessão das galáxias (eixo vertical) e sua distância até nós (eixo horizontal). Créditos: E. Hubble (PNAS March 15, 1929 15 (3) 168-173;).

Determinar o valor de H0 tem sido um dos grandes tópicos da Cosmologia atual, pois medidas do Universo jovem feitas com a Radiação Cósmica de Fundo de Microondas (RCFM) acham um valor para H0 de 67.4 km s−1 Mpc−1. Já medidas do Universo adulto feitas com supernovas e lenteamento gravitacional acham uma valor para H0 de 73.0 km s−1 Mpc−1. Se ambas essas medidas estiverem corretas, isso poderia indicar que existe uma Física nova e teríamos que achar uma explicação do porque o Universo se expande mais aceleradamente na época atual do que no passado. Isso seria bem legal e tal, mas como saber se essas medidas estão corretas? Precisamos de um tira-teima!  

Para saber qual medida está correta, precisamos obter o valor de H0 de uma forma diferente e independente. E é aqui que as ondas gravitacionais estão começando a se estabelecer como uma forma alternativa de medir H0! Usando as sirenes-padrão brilhantes, sabemos exatamente a que distância a colisão ocorreu e, portanto, sabemos qual a galáxia hospedeira desta colisão. Se sabemos qual é a galáxia, também sabemos qual é seu desvio para o vermelho e assim usamos a Lei de Hubble para determinar H0! Legal, mas até agora o LIGO/Virgo só observou 1 evento de sirene-padrão brilhante (ok, 2…mas apenas conseguimos observar a luz de 1 deles, o GW170817). Para tentar contornar a situação, cientistas decidiram usar também as sirenes-padrão escuras para essas medidas de H0. Com as sirenes-padrão escuras não temos certeza da distância da colisão, apenas sabemos mais ou menos a região onde ela ocorreu. Daí o que acontece é que todas as galáxias naquela região são possíveis hospedeiras da colisão. Mas podemos usar essas galáxias e suas distâncias para obter de uma maneira probabilística o valor de H0 via sirenes-padrão escuras . O LIGO/Virgo observou cerca de uma dezena de sirenes-padrão escuras, o que é melhor do que 1, mas ainda assim, não é o suficiente para se ter uma medida precisa de H0 via ondas gravitacionais. Precisamos de centenas de sirenes para ter uma medida precisa de H0. Precisamos detectar mais colisões! Mas o LIGO está fechado para balanço, e só vai reabrir daqui a 2 anos! O que fazer?

Calma, para nossa alegria, existem outros detectores de ondas gravitacionais que vão começar a operar em breve, como o KAGRA no Japão, ou em alguns anos, como o ZAIGA na China e o LIGO-Índia. Além disso, temos detectores ainda mais futuristas como o LISA (que será lançado no espaço) e o Cosmic Explorer (que será o maior detector de ondas gravitacionais já feito). Em alguns anos, com todos esse novos detectores funcionando, as sirenes-padrão cósmicas (brilhantes e escuras) poderão ajudar a resolver a controvérsia sobre o valor de H0, e consequentemente jogar uma luz sobre a questão da expansão acelerada do Universo.