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Eu, tu e os neandertais

Os neandertais eram hominídeos e são nossos relativos mais próximos. 

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À esqeurda o esqueleto de um neandertal e a direita de um Homo sapiens. Crédito:  American Museum of Natural History.

Isso significa que eles eram muito parecidos com o que somos hoje em dia. Esses nossos parentes não apenas coexistiram, como mantiveram relações sexuais com nossos antepassados. Apesar de não sabermos com que frequência essa ou outras relações sociais aconteceram – ou ainda se eram conscienciais, identificar que havia uma interação entre os neandertais e nossos antepassados pode elucidar o que do comportamento deles – ou do nosso – pode ter levado a que nossa espécie se espalhasse pelo mundo enquanto os neandertais se extinguissem há aproximadamente 40 milhões de anos.

 

 

Um dos comportamentos que nos dizem muito sobre as condições de vida (e que é relativamente fácil de se encontrar evidência em materiais preservados) é o comportamento alimentar. Os neandertais viveram na Eurásia, na época conhecida como Pleistoceno. Hum… talvez essa palavra já lhe remeta à famosa “dieta paleolítica”, não?

 

Pois é, saber do que nossos antepassados e nossos parentes mais próximos se alimentavam pode nos dar valiosas pistas de como nosso corpo lida com o alimento e assim ressignificar as opções dos alimentos disponíveis no mundo moderno. Na realidade isso tem importância no nível pessoal, ajudando você a escolher uma dieta saudável, mas também para medidas públicas como fornecer evidência para programas de subsídio à produção de determinados alimentos, incentivos à complementação alimentar, direcionamento para formulação de merendas e métodos protecionistas contra a produção em massa de produtos prejudiciais.

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E como sabemos o que os hominídeos estavam comendo?

Um recente estudo abordou o tema de forma inovadora e trouxe mais luz – ou maiores discussões sobre o que os neandertais estavam comendo.

Até o momento sabíamos por análises arqueológicas e de isótopos, que os hominídeos eram carnívoros e se alimentavam de ursos polares, lobos, renas, mamutes e rinocerontes. Contudo, esse estudo analisou ossadas de neandertais de diversas localidades e concluiu que na Bélgica – como o esperado – os neandertais tinham uma dieta rica em proteína animal e suas presas incluíam animais como rinocerontes e um tipo de carneiro selvagem que eram bastante característicos do ambiente. Já os neandertais que viviam na Espanha, na região da caverna El Sidrón, comiam muitos cogumelos, castanhas, e produtos que coletavam na floresta.

Dessa forma, esse estudo, usando de análises de micro fissuras e de bactérias conservadas no tártaro dos dentes, mostrou uma relação entre dieta e o ambiente em que os neandertais viviam; ou seja, eles comiam o que havia disponível, não dependendo necessariamente de proteína animal.

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Esse trabalho é muito importante tanto para o entendimento da evolução humana quanto para responder questões bastante atuais sobre a importância da proteína animal no dia a dia. Já que indica que o que guiaria a composição da dieta não seria necessidade por um determinado nutriente, mas a disponibilidade dos recursos.

Vale ressaltar que este trabalho também é bastante importante não apenas pelos resultados, mas porque usou uma técnica muito interessante de análise; além de estudar as micro fissuras causadas nos dentes pelo atrito com os alimentos, eles identificaram geneticamente as bactérias presentes nos tártaros. Como as bactérias possuem uma dieta específica elas são um indício confiável sobre o que aquele indivíduo estava comendo. As bactérias vivem na sua boca podendo se alimentar apenas do que você escolheu comer. Logo, se você é um carnívoro, sua boca contará com uma fauna carnívora, porque aquelas bactérias que só comem vegetais morreriam de fome. Elas podem formar e ficar conservadas no que conhecemos como tártaro por milhares de anos, e além de nos dar pistas do que se comia também nos fornece informação como possíveis doenças que abalavam nossos parentes neandertais (e outros hominídeos e animais). Esse estudo abriu portas para que esses delegados “problemas” bucais, tártaros e abscesso, recebam mais atenção, porque também evidenciou que estes neandertais estavam se utilizando de plantas medicinais já que foi encontrado ácido salicílico (componente ativo da aspirina) e Penicillium.

Fácil então, identificar que não há uma pílula mágica – ou nutriente mágico. Avançamos – e muito – nas metodologias, nos instrumentos e nas interpretações para decifrar o material preservado e desvendar nossa dieta, e cada vez mais acumumulamos evidência da nossa adaptação à flexibilidade. Temos uma estratégia flexível, ou seja, somos especialistas em respondermos ao ambiente. Comemos o que está disponível. E isso foi e ainda é bastante importante para nossa sobrevivência. Talvez, o grande desafio para a nossa saúde não sobreviva nos resquícios do passado, mas no perigo das novas tecnologias.

PARA SABER MAIS:

Weyrich, Duchene, Cooper (2017) Neanderthal behaviour, diet, and disease inferred from ancient DNA in dental calculus. Nature. 544: 357-361

Henry A G, Ungar P S, Passey B H et al (2012).. The diet of Australopithecus sediba. Nature. 487: 90–93

Lieberman, D. A história do corpo humano: evolução, saúde e doença. Editora Zahar.

Créditos das fotos: pixabay (fotos livres)

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Conceitos básicos da pesquisa em saúde – parte 4: risco

Nesta série sobre conceitos básicos da pesquisa em saúde, discutimos a lógica de experimentos, os conceitos de confundimento, correlação e significância estatística e, por fim, o efeito placebo. Até agora, o foco maior da série tem sido os ensaios clínicos. Neste texto, vamos deslocar nossa atenção para os estudos observacionais, ou seja, aqueles que buscam identificar os fatores que levam as pessoas a terem determinadas doenças, para discutir o conceito de risco.

Assim como ensaios clínicos, estudos observacionais buscam comparar grupos de pessoas para identificar o efeito de variáveis específicas sobre questões de saúde. Ao contrário dos ensaios clínicos, contudo, nos estudos observacionais, não é possível alocar pessoas aleatoriamente nos grupos controle e de exposição. Isso porque, como já discutimos, algumas variáveis, como histórico familiar, são impossíveis de serem alteradas, enquanto outras geram preocupações de ordem ética: seria antiético encorajar pessoas a fumar, por exemplo, quando se sabe que o fumo tem um impacto negativo importante na saúde, apenas para ter uma comparação mais confiável entre grupos. Se você ainda não leu, a parte dois desta série discute como pesquisadores buscam superar essa dificuldade em estudos observacionais.

Voltando ao que nos interessa neste texto, estudos observacionais buscam comparar grupos para determinar seu risco de certos desfechos. O risco refere-se à probabilidade em média de se desenvolver um desfecho em um determinado período [I]. Vejamos um exemplo concreto: um estudo nos Estados Unidos comparou pessoas que não têm fatores de risco para doenças cardiovasculares com pessoas que têm esses fatores. Entre as mulheres sem fatores de risco, 6,4% morreram de doenças cardiovasculares até os 80 anos de idade, enquanto 20,5% das mulheres que tinham esses fatores morreram de doenças cardiovasculares até essa idade [II].

Esse resultado pode ser expresso da seguinte forma: mulheres que têm fatores de risco (tabagismo, diabetes, pressão e colesterol altos) têm, em média, uma probabilidade de 20,5% de morrer de doenças cardiovasculares até os 80 anos de idade. Já para as mulheres que não têm esses fatores, a probabilidade, em média, é de 6,4%. Note que essa probabilidade se aplica ao grupo como um todo, não a cada indivíduo. Não é possível dizer que uma mulher que tem todos esses fatores de risco tem 20,5% de probabilidade de morrer de doenças cardiovasculares até os 80 anos de idade. Contudo, quando tomamos decisões para nossa saúde, precisamos pensar de um ponto de vista individual. Como fazer isso, então? Ainda que não seja possível dizer qual a probabilidade de que um indivíduo específico desenvolva uma doença, é fácil entender que é melhor fazer parte de um grupo que tem uma probabilidade menor de desenvolvê-la. Em outras palavras, é melhor fazer parte de um grupo em que 6% das pessoas morrem de doenças cardiovasculares do que de um grupo em que essa proporção é de 20%.

Há mais uma dificuldade de interpretação de risco. Como os pesquisadores estão interessados em identificar o efeito de uma variável sobre uma determinada questão de saúde, os estudos observacionais buscam comparar os riscos de diferentes grupos. Tomemos como exemplo o impacto do fumo sobre o câncer de pulmão. Segundo o Centers for Disease Control (CDC), que é a instituição de saúde pública mais importante dos Estados Unidos, as pessoas que fumam têm uma probabilidade 15 a 30 vezes maior de ter câncer de pulmão do que pessoas que não fumam [III]. Nessa frase, o risco de câncer é apresentado como uma comparação entre dois grupos: os fumantes e os não-fumantes. Isso é o que se chama de risco relativo. Ele é calculado dividindo-se o risco entre pessoas expostas pelo risco entre pessoas não-expostas. No nosso exemplo, seria o risco de câncer de pulmão entre fumantes dividido pelo risco entre não-fumantes. O risco relativo pode ser expresso da forma como está na frase – uma probabilidade x vezes maior – ou como um percentual – uma probabilidade 80% maior, por exemplo. É essa comparação que permite aos pesquisadores discernir o efeito da variável que estão medindo, além de ser fundamental para o planejamento de políticas de saúde pública. Entretanto, na hora de tomar decisões sobre nossa saúde, o risco relativo não é de muita ajuda. Vejamos por quê.

Consideremos o exemplo de rastreamento por mamografia, isto é, quando pessoas que não têm sintomas fazem mamografia com o objetivo de detectar precocemente um tumor. Para mulheres com mais de 50 anos, o rastreamento por mamografia reduz em 25% o risco de morte por câncer de mama. Dito dessa forma, o rastreamento parece ser muito bem-sucedido, certo? Entretanto, essa forma de apresentar os resultados nos deixa sem uma parte importante da informação, porque não sabemos a que esses 25% se referem. No caso, de cada 1.000 mulheres que não fazem rastreamento, 4 morrem de câncer de mama. De cada 1.000 que fazem rastreamento, 3 morrem de câncer de mama*. Ambas as formas de apresentar a informação estão corretas, mas apenas a segunda transmite a real dimensão do impacto da mamografia [IV].

Um último ponto importante para esta discussão é o fato de que não existe a ausência de risco. Assim, sempre que consideramos tratamentos ou mudanças de comportamentos, precisamos levar em consideração os riscos e benefícios tanto da intervenção quanto de sua ausência. Para explicar melhor, consideremos a contracepção hormonal oral, mais conhecida como a pílula. Há diferentes tipos de pílula disponíveis no mercado, com riscos e benefícios diferentes, mas há duas preocupações centrais ligadas a seu uso: um aumento no risco de trombose e, possivelmente**, um aumento no risco de depressão. Em primeiro lugar, como já vimos, é preciso colocar esse aumento em um contexto. Em uma coorte dinamarquesa, o risco absoluto de trombose por 10.000 mulheres-ano foi de 3,01 para as mulheres que não usavam contracepção oral e de 6,29 para as mulheres que usavam contracepção oral [V]. Ainda que a diferença seja grande (mais do que o dobro), mesmo entre as mulheres que usam contracepção oral, o risco absoluto é baixo. Em segundo lugar, o uso da pílula deve ser avaliado não de forma isolada, mas em comparação ao risco daquilo que ela evita: a gravidez indesejada. A gravidez indesejada não só acarreta riscos para a saúde, como também tem um impacto sobre os relacionamentos e planos de vida da pessoa que engravida – isso sem mencionar os impactos de um aborto num país como o Brasil, onde a prática é ilegal. Quando olhamos apenas para o risco da pílula, sem considerar os da gravidez, não somos capazes de avaliar de forma correta se ela vale ou não a pena. A avaliação de riscos e benefícios depende de características individuais e sempre variará de pessoa a pessoa. O importante é ser capaz de interpretar as informações e saber o que levar em consideração para chegar às melhores decisões.

Esta série de textos é apenas uma pequena introdução aos estudos em saúde. Ela oferece alguns critérios básicos na hora de avaliar o que é relatado na mídia e de tomar decisões sobre a própria saúde. Além dos conceitos que discutimos nesta série, é bom também lembrar que o que interessa aos veículos de mídia é publicar notícias que chamem a atenção, o que pode interferir na cobertura correta de estudos em saúde. Há uma tendência ao sensacionalismo, tanto no sentido de extrapolar para além do que os estudos dizem, quanto de dar mais atenção a resultados bombásticos, mesmo se apoiados por pouca evidência.

É importante tomar cuidado com o que é relatado na mídia porque seu impacto pode ser desastroso. Talvez o maior exemplo disso seja um estudo realizado por um inglês chamado Andrew Wakefield que alegava que a vacina MMR (que protege contra sarampo, caxumba e rubéola) causa autismo. Na época, o estudo foi alvo de grande cobertura midiática, mas pouco ou nada foi noticiado dos muitos estudos subsequentes que demonstraram não haver qualquer relação entre as duas coisas. Anos mais tarde, descobriu-se que Wakefield havia fraudado os resultados de seu estudo e que ele havia cometido abusos éticos com os participantes (que eram crianças autistas, diga-se de passagem), levando a que ele perdesse sua licença médica. A essa altura, contudo, o estrago já estava feito e um grande número de pessoas passou a temer à toa uma intervenção segura e que protege vidas [VI]. É bom manter-se cético, buscar fontes confiáveis de informação***, e sempre discutir com sua médica ou seu médico antes de usar qualquer remédio ou adotar qualquer mudança de comportamento.

*Há uma campanha crescente contra o rastreamento por mamografia devido a esse pequeno impacto na mortalidade e aos riscos que acarreta. Este blog entra em mais detalhes sobre essa campanha. Para mais informações sobre as discussões em torno da prevenção do câncer de mama, ver aqui (em português) e estes dois links (em inglês).

**Ao contrário do risco maior de trombose, a associação com depressão ainda foi pouco estudada. Até que mais estudos sejam feitos, não é possível afirmar com certeza que a pílula aumenta o risco de depressão.

***O CDC, mencionado no texto, é uma fonte confiável e que tem muitos recursos em espanhol. A Organização Mundial de Saúde e a Organização Pan-Americana de Saúde são duas outras organizações confiáveis e que têm informações em português. O site Avaliação de tratamentos em saúde traz mais informações para quem quer entender e avaliar os resultados de estudos na área de saúde.

Referências
[I] Rothman, Kenneth J. Epidemiology: An introduction. 2nd edition. Oxford: Oxford University Press, 2012.
[II] Berry, Jarett D.; Dyer, Alan; Cai, Xuan; Garside, Daniel B.; Ning, Hongyan; Thomas, Avis; Greenland, Philip; Van Horn, Linda; Tracy, Russell P. e Lloyd-Jones, Donald M. Lifetime Risks of Cardiovascular Disease. New England Journal of Medicine, 366, 2012. link: http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1012848
[III] Centers for Disease Control. What are the risk factors for lung cancer? link: https://www.cdc.gov/cancer/lung/basic_info/risk_factors.htm
[IV] Gigerenzer, Gerd e Edwards, Adrian. Simple tools for understanding risks: from innumeracy to insight. BMJ, 327(7417), 2003. link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC200816/
[V] Lidegaard, Øjvind; Løkkegaard, Ellen; Svendsen, Anne Louise; Agger, Carsten. Hormonal contraception and risk of venous thromboembolism: national follow-up study. BMJ, 339:b2890, 2009. link: http://www.bmj.com/content/339/bmj.b2890
[VI] Rao, T. S. Sathyanarayana e Andrade, Chittaranjan. The MMR vaccine and autism: Sensation, refutation, retraction, and fraud. Indian Journal of Psychiatry, 53 (2), 2011. link: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3136032/

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Arrumando as malas: água, comida, espermatozoides desidratados! O que nos falta para colonizar outros planetas?

A ideia de viajar para, e até mesmo viver em, outros planetas tem maravilhado os humanos por muitos anos. Porém, mesmo que tenhamos meios de chegar em outros planetas eventualmente habitáveis, conseguiríamos sobreviver fora do planeta Terra? Além de preocupações com água e comida e das condições atmosféricas potencialmente desfavoráveis, há ainda um aspecto não muito discutido… pelo menos nos filmes de ficção científica: Os níveis de radiação espaciais!

Segundo o site da NASA, a radiação espacial consiste em partículas carregadas com alta energia provenientes de raios cósmicos e de emissões solares (uma explicação mais detalhada pode ser encontrada neste vídeo da NASA – em inglês). A exposição a esse tipo de radiação seria o maior risco de uma viagem para Marte, por exemplo. Isso porque a radiação no espaço é muito maior do que na Terra, onde o campo magnético e a atmosfera nos protegem de altos níveis de radiação. Os efeitos desse tipo de radiação em humanos ainda não são completamente compreendidos, porém algumas das maiores preocupações consistem em: aumento do risco de câncer; desenvolvimento de desordens neurológicas; e aparecimento de doenças degenerativas como cataratas, doenças circulatórias e digestivas. Essas doenças provavelmente ocorrem porque essa radiação ionizante “viaja” através de tecidos vivos com alta energia, causando danos ao material genético (DNA) das células. Danos ao DNA, por sua vez, tendem a alterar processos celulares como divisão e morte celular. O site da NASA possui uma seção inteira sobre radiação espacial, incluindo um e-book e até mesmo uma mini série sobre o tema (materiais em inglês)!

Por mais que a retirada e o congelamento de células reprodutoras para povoar outros planetas pareçam ter saído de um episódio de Arquivo X, fato é que o envio de células reprodutoras em jornadas interplanetárias poderia assegurar a diversidade genética de uma nova colônia de humanos e outros animais. Além disso, considerando que viagens interplanetárias podem levar gerações, é de extrema importância estudarmos como a fecundação e o desenvolvimento poderiam ocorrer no espaço. Com isso em mente, cientistas têm se perguntado se a radiação espacial pode levar também a danos no DNA em nossas células germinativas (espermatozoides e óvulos), dificultando ou impossibilitando a produção de descendentes saudáveis.

Em busca de respostas para essa pergunta, Teruhiko Wakayama e colaboradores de universidades japonesas, enviaram espermatozoides liofilizados (desidratados em baixa temperatura e pressão) de 12 camundongos para a estação espacial internacional (ISS em inglês), onde os níveis de radiação são aproximadamente 100 vezes maiores do que na Terra. Após o processo de liofilização, os espermatozoides foram armazenados na ISS a uma temperatura aproximada de -95 ºC, onde permaneceram por 288 dias antes de voltarem à Terra. Ao retornarem para a Terra, o efeito da radiação espacial foi analisado nessas células. Mais especificamente, foram analisados: morfologia dos espermatozoides; danos ao DNA; capacidade dos espermatozoides fecundarem um óvulo in vitro; potencial de desenvolvimento dos embriões in vitro; e normalidade da prole derivada dos espermatozoides. Os resultados deste estudo foram publicados recentemente (Abril de 2017) em um conceituado jornal científico (Proceedings of the National Academy of Sciences PNAS).

Durante esse estudo, pesquisadores mantiveram na Terra uma amostra similar aos espermatozoides que foram enviados para o espaço. Estas amostras em terra foram utilizadas como grupo controle para as posteriores comparações. Os espermatozoides que permaneceram na Terra foram submetidos às mesmas mudanças de temperatura pelo mesmo tempo e pela mesma duração que os espermatozoides que estavam no espaço. As comparações morfológicas por microscopia de luz mostraram que não houve diferenças entre os espermatozoides mantidos no espaço por 9 meses e aqueles que permaneceram na Terra (Figura 1).

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Possíveis danos ao DNA dos espermatozóides foram medidos por dois métodos: ensaio de cometa, e detecção de uma proteína específica chamada de H2AX fosforilada (γ-H2AX). O primeiro método permite inferir a quantidade de quebras em uma ou duas fitas de DNA, enquanto o segundo é utilizado para marcar regiões com quebra da dupla fita do DNA. Resumidamente, o ensaio do cometa consiste em observar como o DNA danificado migra em um gel de agarose durante a aplicação de um campo elétrico (eletroforese). Esse teste é eficiente porque o DNA fragmentado das células migra da região nuclear ou da “cabeça do cometa” formando padrões no gel de agarose. Esses padrões se espalham no formato de uma “cauda”. A extensão do dano do DNA pode ser quantificada pela análise dos “cometas” formados durante a eletroforese. Já a detecção de γ-H2AX foi realizada utilizando-se anticorpos que se ligam a essa proteína, e ao se ligarem emitem um sinal fluorescente, permitindo sua visualização sob luz ultravioleta (esse processo também é conhecido como imunofluorescência). A comparação entre os espermatozoides do espaço e da Terra, realizada por esses testes, demonstrou que os danos ao DNA foram um pouco maiores nos espermatozoides mantidos na ISS do que na Terra (Figura 2)

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Mesmo demonstrando um maior dano em seu DNA, os espermatozoides mantidos na ISS, quando utilizados para fertilização in vitro aparentam se desenvolver normalmente (Figura 3), e foram capazes de produzir descendentes nas mesmas proporções que os espermatozoides mantidos na Terra. 

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Os camundongos gerados pelos espermatozoides mantidos no espaço foram denominados de filhotes espaciais (space pups), e se mostraram saudáveis e aptos a se reproduzirem (Figura 4)! Também foram realizadas análises de todo o genoma dos filhotes espaciais e terrestres, e essas demonstraram  grande similaridade entre os camundongos, sugerindo que os danos gerados ao DNA pela radiação espacial foram de alguma maneira reparados após a fertilização.

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Mesmo sendo um estudo fascinante, essa pesquisa traz muito mais perguntas do que respostas, tais como: o que ocorreria se ambos, óvulos e espermatozoides, fossem mantidos na ISS? Qual seria o máximo de radiação a que um espermatozoide poderia ser submetido e ainda ser reparado após a fecundação? Considerando que os níveis de radiação em locais mais distantes do que a ISS são ainda maiores, quanto tempo espermatozoides poderiam passar nesses locais e ainda gerar descendentes saudáveis? Mesmo sendo muito similares aos humanos em seu DNA, os espermatozoides humanos se comportariam da mesma maneira que os de camundongos? Quais os tipos de “escudos” poderiam ser utilizados para proteger nossas células germinativas da radiação espacial? Ufa! São realmente muitas perguntas… e esse parece ser apenas um pequeno passo no estudo da fecundação e desenvolvimento no espaço. Mas, afinal, todas as grandes descobertas começam com um pequeno passo, e a ciência se torna tão mais empolgante quando há tantas perguntas para serem respondidas.

Referência:

Wakayama S, Kamada Y, Yamanaka K, Kohda T, Suzuki H, Shimazu T, Tada MN, Osada I, Nagamatsu A, Kamimura S et al. 2017. Healthy offspring from freeze-dried mouse spermatozoa held on the international space station for 9 months. Proceedings of the National Academy of Sciences. 114(23):5988-5993.

 

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Alquimia do universo: como produzir elementos químicos – Parte I

No artigo anterior, falamos sobre a observação da colisão de estrelas de nêutrons GW170817 e como graças à ela cientistas confirmaram a origem e abundância de 54 elementos químicos. Sim! A gente não tinha certeza de como foram produzidos muitos dos elementos que encontramos aqui na Terra, como o ouro, a prata e a platina. Imaginávamos — quer dizer, tínhamos as teorias — mas a prova mesmo chegou depois de 17 de agosto de 2017.

Dos 118 elementos químicos que conhecemos 24 são produzidos artificialmente em grandes laboratórios e 94 são produzidos naturalmente. E por natureza aqui nós não estamos falando do nosso pequeno planetinha. Estamos falando de estrelas, da morte de estrelas, da colisão entre estrelas, de fissão de raios cósmicos e do início do universo!

Nucleossíntese é o processo de sintetizar elementos químicos, ou seja, “colar” próton com próton e próton com nêutron, e em quantidades suficientes para “povoar” todo o cosmos com elementos químicos. E esse será o tema desta série de artigos sobre “Alquimia do universo: como produzir elementos químicos”.


Figura 1: Imagem em raios-X da supernova Cassiopeia A mostra como alguns elementos pesados são produzidos durante a explosão de estrelas massivas (supernova): silício (em vermelho), sulfúreo (amarelo), cálcio (verde) e ferro (roxo). As supernovas são uns dos eventos mais importantes na produção de elementos químicos. Créditos: NASA/CXC/SAO

Para preparar o terreno, alguns comentários sobre as escalas vamos usar para falar nesses eventos.

Kelvin
Indicamos a temperatura em Kelvin (K), escala absoluta de temperatura.
Só para ter uma ideia:

  • 0 K é o zero absoluto, equivalente a negativos 273,15 graus Celsius!
  • a temperatura do universo hoje é aproximadamente 2,7 K.
  • a temperatura ambiente de 20 graus Celsius é equivalente a 293 K.

Elétron-volts
É comum usar elétron-volts (eV) para falar sobre escala de energia, principalmente quando falamos em escalas de energia para acelerar partículas. Por definição, 1 eV é a energia cinética (energia convertida em movimento) que 1 elétron ganha quando é acelerado por uma diferença de potencial elétrico de 1 Volt no vácuo.
Só pra dar uma ideia:

  • a tomada da sua casa tem uma diferença de potencial de 110 Volts para acelerar milhares de elétrons presentes nos fios de cobre da sua instalação elétrica.
  • no CERN, o acelerador de partículas mais importante do mundo, cientistas atingiram o recorde de 13 TeV (1012 eV) numa colisão entre dois feixes de partículas. Ou seja, eles produziram energia suficiente para acelerar 13 trilhões de elétrons com uma diferença de potencial elétrico de 1 Volt no vácuo!

A escala de energia da nucleossíntese do Big Bang, evento que vamos falar a seguir, é de milhares de elétron-volts, 1 keV a 100 keV (103 eV) e a temperatura entre milhões e bilhões de Kelvins!

Figura 2: Tabela periódica com elementos produzidos na natureza e legenda representando os eventos que os produzem. Em azul, nucleossíntese do Big Bang; em verde, a morte de estrelas de baixa massa; em rosa, fissão de raios cósmicos; em dourado, explosão de estrelas massivas; em roxo, colisão de estrelas de nêutrons; e em cinza, explosão de anãs brancas. Créditos: Wikipedia/Jennifer Johnson (OSU).

 

Evento: Nucleossíntese do Big Bang

Quando aconteceu: nos primeiros 3 minutos de existência do universo, há quase 14 bilhões de anos atrás. E, olha, já tinha acontecido muita coisa nesses 3 minutos: inflação, surgimento dos quarks, depois dos hádrons (prótons e nêutrons são bárions, tipos de hádron). Depois os neutrinos apareceram. Depois léptons, entre eles os elétrons. E, depois de tudo isso, a nucleossíntese aconteceu.

O que é: a nucleossíntese confinou prótons e nêutrons juntos, formando os primeiros núcleos atômicos.

O que foi produzido: Estima-se que o hidrogênio e o hélio constituem, mais ou menos, 74% e 24%, respectivamente, de toda a matéria (bariônica) do universo! E a maior parte do hidrogênio e hélio-4 encontrados no universo foram produzidos durante a nucleossíntese. Assim como pequenas quantidades de deutério (hidrogênio-2) , hélio-3 e lítio-7. Deutério, hélio-3, hélio-4 e lítio-7 são isótopos. (No fim do artigo você encontra uma pequena nota sobre isótopos.)

Escala de energia: 109 K a 107 K (100 keV a 1 keV).

Em quanto tempo produziu: uns 20 minutos.

Com que frequência ocorre: o Big Bang é por definição o evento que deu origem a tudo que existe, então ele aconteceu uma única vez. Porém nas teorias de universo cíclico o universo teria tido vários inícios, ou seja, ele se contrai e expande a cada dezenas (centenas?) de bilhões de anos. Mesmo que seja o caso, a cada contração tudo o que existe seria destruído durante o colapso. Então, se o universo for cíclico, ele necessariamente só tem 1 (um) evento de Big Bang por ciclo.

Nos vemos no próximo artigo para falar sobre os elementos produzidos durante a vida e morte de estrelas.
Até lá! 😀


Nota
Isótopos de um elemento químico têm o mesmo número de prótons e diferentes números de nêutrons. Hélio-3 e hélio-4 são isótopos estáveis do hélio; deutério é um dos isótopos instáveis do hidrogênio; e o lítio-7 é o tipo mais comum de lítio encontrado na natureza e é um dos seus dois isótopos estáveis, o outro é o lítio-6.