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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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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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2020, um ano histórico para o Nobel nas ciências

Nunca antes na história do prêmio Nobel duas mulheres haviam sido reconhecidas simultaneamente em uma área científica. O ineditismo foi quebrado em 2020 pelas geneticistas Emmanuelle Charpentier e Jennifer Doudna, que levaram o Nobel de Química. O desenvolvimento da CRISPR-Cas9, técnica de edição genética, rendeu o prêmio às duas. 

Mais uma pesquisadora também passou a integrar o panteão dos ganhadores do prêmio de maior prestígio da ciência mundial: Andrea Ghez, astrofísica que descobriu um buraco negro no centro da nossa galáxia. Ela dividiu o prêmio com os pesquisadores Reinhard Genzel e Roger Penrose por feitos inéditos na astrofísica. 

Apenas três mulheres levaram o Nobel de Física antes de Ghez desde que a premiação foi criada, em 1901. 

Andrea Ghez (John D., NSF/domínio público)

Além de prestigioso, o Nobel é um prêmio que tem um grande problema desequilíbrio de gênero. Nas áreas científicas menos de 6% dos ganhadores são mulheres. Entre os ganhadores do Nobel da Literatura e da Paz as mulheres são menos de 13%. É um abismo gigantesco que vem sendo bastante debatido e problematizado. 

Houve falhas e injustiças históricas de mulheres que deveriam ter sido premiadas, mas não o foram — no lugar delas, levaram o orientador ou os parceiros de bancada. Um dos casos mais famosos e emblemáticos é o de Rosalind Franklin, química britânica que descobriu a estrutura da dupla hélice do DNA. Apesar de ter trabalhado muito para a descoberta, ela ficou de fora do Nobel de Medicina em 1962, enquanto os colegas James Watson, Maurice Wilkins e Francis Crick foram laureados. 

Assim como em outros espaços de prestígio da sociedade em geral, é bem possível que ainda se leve muito tempo até que a disparidade de gênero seja equilibrada nos prêmios Nobel. 

De acordo com a UNESCO, mundialmente apenas três em cada dez pesquisadores são mulheres. Mesmo quando elas são a maioria nos cursos de graduação (como na Suécia, onde mulheres são 60% dos estudantes de bacharelado), elas ficam para trás nos patamares mais altos da carreira. 

No Brasil, por exemplo, apenas 13% dos pesquisadores com bolsas do CNPq para a área de Física são mulheres. 

Andrea Ghez, astrofísica na Universidade da Califórnia em Los Angeles que agora tem um Nobel de Física para chamar de seu, contou, em um mini documentário da National Geographic, que o caminho para ela não foi fácil também. “Eu cresci escutando ‘não’ o tempo todo: ‘você é uma menina, não consegue fazer isso’. ‘Você é uma menina, não vai entrar no MIT ou no Caltech’… Acho que desenvolvi uma paixão por provar que as pessoas estavam erradas”. 

Ela certamente conseguiu. Emmanuelle Charpentier, que dirige o Instituto Max Planck de Biologia de Infecções em Berlim, disse à imprensa, ao receber o prêmio, que “deseja que esta seja uma mensagem positiva especificamente para meninas jovens que gostariam de seguir no caminho da ciência… e para mostrar que mulheres na ciência também podem ter impacto na pesquisa que desenvolvem”. 

Emmanuelle Charpentier (Créditos: Bianca Fioretti, Hallbauer & Fioretti – Wikimedia Commons) e Jennifer Doudna (Créditos: Duncan Hull e The Royal Society – Wikimedia Commons)

O que houve em 2020 indica que há espaço para mudanças e que o debate sobre gênero pouco a pouco vai tomando seu lugar na academia e nas ciências exatas, um domínio historicamente tão masculino — e ainda tão branco.

É preciso que a sociedade continue pressionando, chamando a atenção e apontando para as falhas tão presentes em um sistema que alija mulheres e pessoas não-brancas dos espaços de poder. Que o feito de Doudna e Charpentier se repita em outros anos também na Física e na Medicina. E que cada vez mais mulheres negras tenham a possibilidade de ingressar e ascender nas carreiras científicas, para que finalmente tenhamos uma mulher negra nesta lista. 

Já temos a norte-americana Toni Morrison como Nobel de Literatura (1993) e a queniana Wangari Maathai (2004), e as liberianas Leymah Gbowee e Ellen Sirleaf (2011) como Nobel da Paz. Um dia ainda teremos uma mulher negra com um Nobel na ciência. O feito inédito na Química este ano dá esperança de que no futuro isso seja possível, embora, enquanto sociedade, ainda tenhamos um longo caminho até chegar lá.

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O modelo de Ising e comportamento críticos: dos spins eletrônicos às escolhas nas eleições

OU da aplicação de memes do Choque de Cultura em um texto sobre ciência

Você sabe o que é spin eletrônico? Na mecânica quântica o termo spin eletrônico está ligado às orientações que o elétron podem apresentar. O spin está ligado ao vetor momento angular próprio de uma partícula.

Entendeu?

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Não entendeu?

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Então vem comigo e RODA O VETÊ, SIMONE.

Bom, imagina o elétron. Ele é uma partícula muito pequena, tão pequena que a gente fala que em comparação ao átomo (que já é muito pequeno) o tamanho dele é desprezível. Muito pequeno mesmo, tão pequeno que era menor que o short curtíssimo, extremamente provocante que o Renan usou porém não recebeu nenhum olhar. Mas a gente sabe que o elétron se movimenta em torno do átomo e precisa representar esse movimento de alguma forma, não precisa? A forma mais interessante de representar essa situação toda é através de um vetor (que é representado por uma seta) já que um vetor tem módulo, direção e sentido definidos. O bacana de usar um vetor nessa representação é que eles possuem sentido físico e matemático. Então é possível fazer contas para representar matematicamente o seu comportamento. Legal, não é?

Aí entra o Ising.

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Ernest Ising e sua fantástica esposa Johanna Annette Ehmer Ising durante um acampamento de verão

Ernest Ising (1900-1998) foi um físico alemão que teve uma vida muito tranquila e escreveu o modelo conhecido como Modelo de Ising, recebeu muita pompa e muito confete a vida inteira e morreu com 98 anos, rodeados por seus 4 filhos, 14 netos e 2 cachorros: Ponzo e Lila. Bacana, não é?

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A vida de Ising foi muito instável e um pouco triste também, gente.

Aviso: esse texto agora vai tomar um ar bastante sério.

Ele foi um rapaz muito inteligente e bastante precoce, nasceu em 10 de maio de 1900 na cidade de Colônia, na Alemanha. Sua mãe era Thekla Ising Lowe Nee e seu pai era Gustav Ising, a família trabalhava no comércio. Aos 2 anos Ising se mudou para a cidade de Bochum onde Ising passou a infância e iniciou os estudos. Em 1919, quando completou 19 anos, nosso protagonista iniciou os estudos na Universidade de Göttingen onde estudou física e matemática. Os anos de 1922 a 1930 foram dedicados aos estudos de pós-graduação de Ising e também à sua vida pessoal, já que em 1930 ele se casou com Johanna e se tornou “studienassessor” (o que seria equivalente ao título de professor de ensino superior nos anos iniciais da profissão, antes da aprovação em estágio probatório) em uma respeitada instituição Alemã.

Queria ressaltar uma coisa, Johanna também era acadêmica. Ela estudou economia na Universidade Frederick William em Berlim. Em 1926, Ising escreveu uma tese sobre “O problema do desemprego na Inglaterra depois de 1920 e recebeu seu diploma de doutorado”

Mas o ano de 1933 chega e traz a ascensão de Hitler ao poder na Alemanha. E um detalhe que não deveria fazer diferença alguma e que eu não contei ainda sobre Ising: ele era judeu.

Ising (assim como quase todo trabalhador judeu) foi demitido e ficou por um tempo em trabalhos informais até se fixar, posteriormente, em uma pequena sala de aula. No entanto, no fim de 1938 a escola onde Ising trabalhava foi totalmente devastada pois era parte do “programa de governo” que planejava expulsar e extinguir o povo judeu da Alemanha.

No dia 27 de janeiro de 1939, Ising foi interrogado por muitas horas depois que ele foi levado pela Gestapo (Existe divergência entre os biógrafos se Ising sofreu ou não tortura física neste interrogatório e  na “minha opinião pessoal” eu acredito que sofreu sim). Ising e sua esposa se veem, então, obrigados a deixar o país e se mudam para Luxemburgo, onde realizam trabalhos pesados para garantir sua subsistência. No ano de 1947, finalmente, Ising e Johanna se mudam para os EUA onde conseguem retomar suas carreiras acadêmicas como professores universitários.

Em meio a esses anos de estudo voltados à sua pós-graduação, Ising escreveu seu modelo que tratava dos comportamentos críticos dos spins eletrônicos, chamado contemporaneamente de modelo de Ising. Ising estava no doutorado e seu orientador, Wilhelm Lenz, estava estudando fenômenos ligados ao magnetismo em alguns materiais. Ising propôs um modelo onde os spins são definidos como variáveis discretas que podem assumir o valor de +1 ou -1. A interação entre os spins sempre acontece em pares e a energia possui um valor quando os dois spins são iguais e outro valor quando os spins da interação são diferentes. Algo que pode ser mostrado como:

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Se nós considerarmos um conjunto grande de spins que estão interagindo sob a ação de acontecimentos comuns a toda a população de spins, existe uma alteração importante no efeito da coletividade quando o local onde os spins estão sofre um aumento de temperatura. O nome disso é perda do fenômeno de histerese, que é justamente essa capacidade de agir como um agrupamento coletivo que tem suas propriedades dependentes dos fenômenos aplicados anteriormente ao sistema.

Um estudo de 2017 de Juan Carrasquilla e Roger G. Melko mostrou que arquiteturas modernas de aprendizado de máquina, como redes neurais totalmente conectadas, podem identificar fases e transições de fase que seguem o modelo de Ising.

Mas quando lemos a frase “existe uma alteração importante no efeito da coletividade quando o local onde os spins estão sofre um aumento de temperatura” a gente logo pega a referência, não é? Dando um salto (enorme) do micro pro macro, vemos que as populações também se comportam dessa forma.

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Inclusive, outro estudo importante, também de 2017, da equipe do pesquisador Pinkoviezky mostrou algo ainda mais surpreendente: que a tomada de decisão coletiva também pode ser explicada pelo modelo de Ising.

Bom, sabemos que a tomada de decisão coletiva crucial para grupos de diversos animais, inclusive dos humanos. Uma forma de pensar, simplificando esse fenômeno, é um cenário de dois subgrupos que possuem direções de movimento preferidas conflitantes. Direita e esquerda, por exemplo, rs. Quanto mais coeso o grupo, de forma mais unitária ele conduz o movimento para um compromisso ou para um dos alvos preferidos. O estudo mostrou também que o movimento do grupo muda de forma dependente do tamanho em altas temperaturas (que seriam situações de grande perturbação, comparados no trabalho com a desinfomação). Dessa forma os cientistas perceberam a existência de uma dinâmica geral muito semelhante com o papel da temperatura sendo medida e comparada pelo inverso do número de indivíduos desinformados.

A equipe de Pinkoviezky publicou um estudo em 2018 aplicando o modelo de Ising a tomada de decisão do indivíduo, baseada em seu comportamento cerebral. Citando os autores, em livre tradução:

“A velocidade instantânea do grupo desempenha o papel da taxa de disparo dos neurônios enquanto a posição do grupo é a taxa de disparo integrada.

Podemos, portanto, propor que os tamanhos dos grupos neuronais e seus níveis de ruído intrínseco possam ser otimizados em redes que controlam os processos de tomada de decisão. Essa analogia pode ser mais explorada no futuro.”

O grupo pretende expandir o modelo futuramente incluindo situações como transformar em variáveis a força das situações sociais dependente da história do indivíduo e, também, dar a cada indivíduo mais de duas opções.

Dessa forma observamos que modelos usados para descrever comportamentos de partículas também podem ser aplicados ao estudo de populações. Observamos também que é possível sim usar memes do Renan, nosso guerreiro, para tornar mais leve um texto sobre aplicações de estudos físico-químicos.

De forma geral:

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Referências:

ISING, Ernst. Beitrag zur theorie des ferromagnetismus. Zeitschrift für Physik, v. 31, n. 1, p. 253-258, 1925.

SANTOS, Murilo Lacerda. Simulação de monte carlo no modelo de Ising na rede quadrada. 2014. Tese de Doutorado. Dissertação (mestrado em física)–Universidade Federal de Minas Gerais. UFMG.

PINKOVIEZKY, Itai; GOV, Nir; COUZIN, Iain. Ising model for collective decision making during group motion. In: APS March Meeting Abstracts 2017.

CARRASQUILLA, Juan; MELKO, Roger G. Machine learning phases of matter. Nature Physics, v. 13, n. 5, p. 431, 2017.

PINKOVIEZKY, Itai; COUZIN, Iain D.; GOV, Nir S. Collective conflict resolution in groups on the move. Physical Review E, v. 97, n. 3, p. 032304, 2018.

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Nos braços da melatonina

 

Olha, pela primeira vez na história dos meus textos nesse blog, eu vou usar um adjetivo bastante controverso, mas não conheço outra forma de expressar meus sentimentos:

Dormir é top.

É topíssimo, é topperson, é top da alegria. Dormir é tão, mas tão top que várias culturas ao longo do tempo criaram divindades dentro de suas mitologias que seriam responsáveis por essa área das nossas vidas.

Os gregos atribuíram o sono ao deus Hipnos (e se você é velho de guerra lembra também que ele era brother do Hades em Cavaleiros do Zodíaco). Ele era um deus tão poderoso que foi considerado um daemons: um dos deuses que interferem no espírito dos mortais. Ele foi pai de Morfeu – deus dos sonhos bons, Ícelo – deus dos pesadelos (quando você sonha que voltou com seu ex, aquele embuste, pode colocar a culpa no Ícelo), Fântaso – criador dos objetos inanimados, monstros, quimeras e devaneios que aparecem nos sonhos e ficam na memória e Fantasia – única filha de Hipnos, gêmea de Fântaso, deusa dos delírios e fantasia.

 

Hipnos e seu filho Morfeu. Não, pera

Mas além de ser nota 10/10 dormir é um processo natural essencial para a manutenção saudável do nosso corpo. Mas por que então dormir é tão importante, tão delicinha, tão mara?

Por que está anoitecendo se eu não vou beijar seus lábios quando você se for?

Imagina só a cena. Uns muitos mil anos atrás a sua ta(ta)45852ravó que era uma mulher das cavernas tinha acabado de lutar com um bicho grande pra proteger a sua ta(ta)45851ravó, que ainda era bebê, bateu uma lombeira (no meu país Minas Gerais, quando bate um cansaço forte a gente chama de lombeira) e ela precisou dormir.

Aí você imagina essa situação, amiga. Imagina os omi daquela época, amiga. Que treta. Que vida dura. E vem comigo.

Dormir não era esse ato delicioso com lençol macio e pijama da Sonharte, não. Dormir era UM PERIGO. O indivíduo passava (e ainda passa, né?) horas INCONSCIENTE, totalmente vulnerável a ataques de predadores, sem condição de proteger a si mesmo, seus descendentes, sua comida e seus objetos. Mas ainda assim precisava dormir. Mas por que, gente? Que maldade.

Assim, pra falar a verdade mesmo ninguém bateu o martelo pra dar certeza. O que a gente sabe é que dormir é essencial para de alguma forma recuperar nosso corpo, inclusive o nosso cérebro.

Um dos processos químicos que acontecem durante o nosso sono é a quebra do ácido lático que produzimos ao longo do dia.

Ciclo de Cori

Seu fígado dando conta do ácido lático produzido ao longo do dia (Créditos da imagem: Mundo da Bioquímica)

Esse ácido é uma substância produzida normalmente pelo nosso corpo ao longo do dia. Se você assim como eu é crossfiteira, conhece bem a fadiga, as dores musculares e as cãimbras sentidas após um esforço físico intenso. Isso é o resultado da acidificação provocada pelo ácido láctico no músculo (abaixando o pH até 6,5). O pKa do ácido láctico é de cerca de 4, o que faz com que o pH das células (≈ 7) ou do plasma (≈ 7,4) provoque a dissociação do ácido láctico em lactato.

acido latico e lactato

Ácido lático e lactato: mais que amigos FRIENDS

Este acúmulo de H+ interfere na capacidade de contração das fibras musculares e vai também invadir a fenda sináptica (causando aquela dor que faz a gente querer nunca mais passar nem na porta da academia).

Mas dormir não é só pra evitar a dor, também tem seus prazeres e começam antes mesmo do sono propriamente dito.

Na janela lateral do quarto de dormir

Antes mesmo de começar a dormir, nosso corpo já começa a se preparar para esse momento de honra e glória. Um dos processos é a produção de melatonina. Essa princesa que é a verdadeira responsável pelas nossas noites de descanso.

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– Deixa eu te fazer sonhar, sua linda

A melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) é um hormônio natural, presente no organismo humano e é sintetizada a partir do triptofano. É derivada da serotonina após duas transformações enzimáticas que a acetilam e substituem o grupamento hidroxila pelo metóxi.

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Síntese de melatonina a partir do Triptofano (Creditos da imagem: http://nutracosmeceuticos.blogspot.com.br/2012/05/la-psiconeuroinmunoendocrinologia-y-la.html)

A melatonina é produzida pela glândula pineal e não está sujeita a mecanismos de retroalimentação. Assim a sua concentração plasmática não regula sua própria produção. Pra ficar ainda mais fácil de entender: não é porque você está com altas quantidades de melatonina no corpo que ele vai parar de produzir mais melatonina. Não vai. Ele vai continuar produzindo até você criar juízo e ir dormir.

Nunca mais eu vou dormir, nunca mais eu vou dormir

Que dormir é um negócio maravilhoso, eu já provei. No entanto tem gente que não consegue dormir direito, o que é muito triste.

A FAPESP divulgou em 2008 uma pesquisa publicada na edição do Journal Sleep que trazia a primeira demonstração de uma anormalidade neuroquímica específica em adultos com insônia primária. O estudo identificou uma redução de 30% nos níveis de ácido gama-aminobutírico, neurotransmissor que induz a inibição do sistema nervoso central, em indivíduos que sofrem de insônia primária há mais de seis meses.

Esse ácido gama-aminobutírico é esse galã aí embaixo, carinhosamente apelidado de GABA pelos parças:

GABA

– Não quero me GABAr, mas sem mim você nem dorme, gatinha

Uma pesquisa linda & maravilhosa realizada na universidade de Boston em 2007 mostrou que uma hora de yoga por dia é capaz de aumentar de forma significativa os níveis de GABA no organismo humano, diminuindo o stress e os transtornos do sono.

Eu sei que durante nossos anos de estudante, acabamos dormindo muito pouco. Mas o sono é essencial para o seu cérebro continuar funcionando, então TEM QUE DORMIR. Tome um banho quentinho, coloque um incenso pra perfumar seu quarto, apague as luzes e deixe-se, literalmente, a química rolar.

 

 

Referências

  1. SIEGEL, J.; HUITRON-RESENDIZ, Salvador; HYPNOS, Club. The evolution of sleep. Encyclopedia of sleep, v. 1, 2013.
  2. FLEMONS, W. W. et al. Sleep-related breathing disorders in adults: recommendations for syndrome definition and measurement techniques in clinical research. Sleep, v. 22, n. 5, p. 667-689, 1999.
  3. MAQUET, Pierre. The role of sleep in learning and memory. Science, v. 294, n. 5544, p. 1048-1052, 2001.
  4. CAJOCHEN, C.; KRÄUCHI, K.; WIRZ‐JUSTICE, A. Role of melatonin in the regulation of human circadian rhythms and sleep. Journal of neuroendocrinology, v. 15, n. 4, p. 432-437, 2003.
  5. BRYANT, Penelope A.; TRINDER, John; CURTIS, Nigel. Sick and tired: does sleep have a vital role in the immune system?. Nature Reviews Immunology, v. 4, n. 6, p. 457-468, 2004.
  6. IRWIN, Michael R.; OPP, Mark R. Sleep health: reciprocal regulation of sleep and innate immunity. Neuropsychopharmacology, 2016.

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Vamos todos morrer mesmo

 

“Para morrer basta estar vivo”, “contra a morte não há remédio”, “a única certeza de quem está vivo é a morte”, “contra a boa e a má sorte, só tem poder a morte” estes e muitos outros ditados populares são conhecidíssimos a respeito da morte. Ela que, mesmo sendo um acontecimento natural presente em todos os reinos de seres vivos, causa tanta estranheza e certa curiosidade nos vivos.

Mas quais os fenômenos químicos acontecem no corpo humano depois da morte? Como ela se processa em nosso organismo? Quais são os acontecimentos da cadeia de colapsos que nos levam ao fim dessa vida? Vou tentar falar dessas questões aqui da forma que sempre tento usar pra vários outros assuntos: com leveza, simplicidade e humor. Se você sentir falta do humor, peço perdão pelo vacilo.

Bom, aqui vamos trabalhar com a suposição de um indivíduo que morreu de causas naturais, em temperatura ambiente, em posição convencional e que foi enterrado sob a terra, ok? Sim, temos que adotar um modelo de morto. Porque existem muitos processos diferentes que podem levar a morte mas ia ser um pouco complicado abordar tooodos eles aqui. Mas você sabe que dá pra morrer levando um tiro, uma facada, num acidente de trânsito, devido às complicações de uma doença, andando na rua, se um raio cair na sua cabeça, atropelado por um trem, engolindo uma colmeia de abelhas, tropeçando… Enfim, morrer é mais fácil do que parece.

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Fofíssimo game “Dumb ways to die”, uma campanha australiana com o objetivo de reduzir o número de acidentes na rede ferroviária do país que mostra formas idiotas de morrer como atear fogo ao próprio cabelo ou se fantasiando de alce durante a temporada de caça ao alce. [Fonte: http://www.dumbwaystodie.com/]

A terceira margem do rio

O artigo “Determination of Death: A Scientific Perspective on Biological Integration” [1] (em tradução livre “Determinação da Morte: Uma Perspectiva Científica sobre Integração Biológica”) da neurocientista Maureen L. Condic, foi publicado em abril de 2016 e traz a diferença de dois conceitos muito importantes: o que é um ser humano vivo e o que são células humanas viva. Segundo a autora, o que conceitua cada um desses dois estados são a persistência de qualquer forma de função cerebral e a persistência de integração autônoma de funções vitais, respectivamente. Só que aí nós temos um probleminha pois usando APENAS conceitos biológicos qualquer um desses critérios é suficiente para determinar que existe vida em um ser.

Aí o caro leitor está pensando: “ué? então não entendi” e eu vou te explicar. Ou melhor, vou deixar a própria Maureen explicar, ela é especialista nisso.

Embora a comunicação entre células possa fornecer uma resposta biológica coordenada a sinais específicos, ela não suporta a função integrada que é característica de um ser humano vivo. Determinar a perda da função integrada pode ser complicado por intervenções médicas (ou seja, “suporte de vida”) que desacoplam elementos da hierarquia biológica natural subjacentes à nossa compreensão intuitiva da morte.

– Maureen L. Condic (em livre tradução)

Fazendo um ‘ou seja’ do ‘ou seja’, o negócio é o seguinte: para estar vivo é preciso estar vivo. O primeiro vivo é no sentido de esperto e capaz de coordenar as funções e o segundo vivo é de vivo mesmo, o contrário de morto.

Maureen traz também um diagrama muito interessante que vemos aí embaixo:

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A integração não é suficiente para a função organizacional humana. No nível mais baixo (azul), as células estão vivas e mostram coordenação (comunicação celular). No próximo nível (laranja), existe um sistema capaz de integração, que, em estágios pós-natais, requer um cérebro. Se a integração for suficiente para sustentar a vida, o sistema funciona como um organismo. No nível mais alto (cinza), o cérebro é capaz de suportar a consciência, a sensibilidade e a racionalidade. [Traduzido e adaptado de Determination of death: A scientific perspective on biological integration]

Aí a gente tem que entender o seguinte. Esse conceito existe e funciona para um organismo complexo como o ser humano. Se você usar como exemplo uma bactéria unicelular, a única coisa que você pode esperar dela é que ela esteja… viva. Então já temos uma primeira informação sobre esse assunto: ter células vivas não significa estar vivo quando falamos de organismos complexos.

A parte que te cabe nesse latifúndio

Enterrar pessoas mortas é um costume que tem registros arqueológicos de 60000 a.C. [2] . No entanto acredita-se que ainda não tinha o sentido respeitoso que tem hoje mas já apresentava a conotação sanitária que tem nos tempos atuais. Vamos entender o que acontece com o seu corpinho logo após a morte, mesmo quando ele já estiver embaixo da terra, com uma bela lápide em cima.

Ou dentro de casulos que viram árvore.

Cremado não. A reação química da cremação é mais simples, é só combustão onde sobram os sais inorgânicos e a parte orgânica se torna gás carbônico e água, se tudo der certo.

Mas uma coisa que eu gosto é de esquemas coloridos e fáceis pra toso mundo entender. O processo da morte, a partir do momento que o seu coração para é esse:

A coagulação sanguínea é um processo bioquímico complexo que é explicado através de uma cascata (sim, cascata) de reações. É chamado de cascata porque é uma… como eu posso explicar? Cascata.

cataratas

– Chegou o fator IX de coagulação!
– AEEEEEEEEE

As reações acontecem em série através de um mecanismo que envolve a combinação de fragmentos celulares (plaquetas) e proteínas (fatores de coagulação).

Já o livor mortis é um processo físico fácil de entender. Você que está lendo este texto está vivo (nada contra os vampiros, acho ótimo) e está com as bochechas coradas e o rosto quentinho. Mas vamos imaginar que você morreu aí sentado na cadeira. Se o seu coração parar de bombear o sangue, a única força a qual ele estará sujeito é a gravidade. Nesse ponto a gravidade é responsável por levar os sangues para as extremidades de baixo do seu corpo, fazendo com que o seu rosto fique pálido. Mas se você, por um acaso, morrer de cabeça pra baixo você vai continuar com o rosto coradinho mas ficará com os pés bem brancos e gelados.

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Nessa imagem vemos Paola Bracho curiosa em entender como não entrou em livor mortis já que não tem coração. [Fonte: Frases da Paola Bracho – Paola e um Sorriso vale mais que mil palavras]

Já o rigor mortis envolve processos mais complexos. Quando estamos vivos os nossos músculos se contraem por um processo de gasto/recuperação de energia em condição aeróbica (presença de oxigênio). Mas com a morte o sangue para de circular e levar o oxigênio por onde ele passa, assim ocorre a falência sanguínea. O oxigênio e o controle nervoso/cerebral não chegam mais à musculatura. O músculo passa a utilizar a via anaeróbica, para obter energia para um processo de contração que ocorre de forma desorganizada. Nesse processo há transformação de glicogênio em glicose, e como a glicólise é anaeróbica, gera lactato e verifica-se a queda do pH. Depois do rigor o pH passa a aumentar devido a concentração de outras substâncias liberadas no organismo e chega a fase de pós-rigor, onde o corpo perde a rigidez. Cada fase do processo pode ser vista gráfico:

Rigor mortis

Fases do rigor mortis em bovinos (mas na gente é o mesmo processo) [Fonte: http://lucitojal.blogspot.com.br/2010/04/rigor-mortis-conversao-do-musculo-em.html%5D

Aí vem a fase complicada, porém natural, a decomposição. Bom, seu corpo faliu, suas células morreram, suas linhas de defesa já caíram e uma quantidade enorme de substâncias muito nutritivas estão disponíveis para as bactérias que moram no seu corpo. Essas bactérias são, por assim dizer, muito boas de serviço. Elas tem via de trabalho muito rápidas que conseguem transformar a Lisina (que entre outras coisas auxilia no reparo muscular e reduz os níveis de estresse e ansiedade crônicos [3]) e a Ornitina (que ajuda a estimular o sistema imunológico, tem grande influência na energia corporal e ajuda também na regeneração da célula hepática [4]) em Cadaverina e Putrescina, respectivamente.

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Reações de descarboxilação que levam à formação de Cadaverina e Putrescina

Pois é, com esses nomes de irmãs malvadas da Cinderela vocês imaginam o que elas fazem com você, não é? Te fazem feder como um morto. Além disso as bactérias liberam uma grande quantidade de gás metano, que faz o seu corpo inchar muito. Agora sim, você está perfeitamente morto, pronto pra ser figurante em The Walking Dead.

Ao verme que primeiro roeu as frias carnes do meu cadáver dedico como saudosa lembrança estas memórias póstumas.

– Machado de Assis, Memórias póstumas de Brás Cubas.

E depois?

Aí vai do seu posicionamento religioso e social. Alguns acreditam que não tem nada depois, outros acreditam que existe um lugar onde o espírito vai aprender mais um pouco pra voltar pra Terra depois e outros creem em um grande sono onde ficarão esperando a volta de seu messias. Quanto a isso não temos como garantir, não temos provas científicas para isso.

Mas temos a certeza que ela virá pra todos, ela que iguala ricos e pobres, felizes e infelizes. Como disse Raul: Vem mas demore a chegar. Eu te detesto e amo, morte. Morte, morte, morte que talvez seja o mistério dessa vida…

Referências bibliográficas 

[1] M. L. Condic, “Determination of death: A scientific perspective on biological integration,” in The Journal of Medicine and Philosophy: A Forum for Bioethics and Philosophy of Medicine, 2016, pp. 257-278.

[2] A. Strauss, “Os padrões de sepultamento do sítio arqueológico Lapa do Santo (Holoceno Inicial, Brasil)= The burial patterns in the Archaeological Site of Lapa do Santo (early Holocene, east-central Brazil),” Boletim do Museu Paraense Emílio Goeldi. Ciências Humanas, vol. 11, pp. 243-276, 2016.

[3] M. Smriga, S. Ghosh, Y. Mouneimne, P. L. Pellett, and N. S. Scrimshaw, “Lysine fortification reduces anxiety and lessens stress in family members in economically weak communities in Northwest Syria,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 101, pp. 8285-8288, 2004.

[4] D. Russell and S. H. Snyder, “Amine synthesis in rapidly growing tissues: ornithine decarboxylase activity in regenerating rat liver, chick embryo, and various tumors,” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 60, pp. 1420-1427, 1968.

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As nanomáquinas no Nobel de 2016 (ou como um episódio de Liga da Justiça me fez escolher essa carreira)

Quando eu estava no ensino médio a minha rotina era a seguinte: ir à escola de manhã, voltar pra casa, preparar um copão de Nescau que eu deixava gelando, almoçar assistindo Liga da Justiça no SBT, tomar o Nescau que já estava gelado e fazer o que eu tinha que fazer pra escola ou as minhas obrigações lá de casa. Em dias mais felizes, eu só jogava The Sims mesmo.

Aí no meio a gente percebe que eu fiz uma escolha muito errada e uma muito certa. A errada, obviamente, era beber 300mL de leite depois do almoço. A certa,assistir Liga da Justiça. Foi nesse desenho que eu ouvi pela primeira vez a palavra “nanotecnologia” e mesmo sem entender direito o que era aquilo, eu achei lindo demais.

Em um episódio de Liga da Justiça – Sem Limites chamado Coração Negro (Dark Heart, para as bilíngues) um organismo/máquina autorreplicante começa a se desenvolver no alto de uma montanha e tenta “engolir” um estado inteiro dos EUA. Mas tinha um herói da Liga, o Eléktron, que sabia lidar com esse tipo de tecnologia e conseguiu salvar todo mundo. E, olha, no fim nem era essa alegria toda o dia ser salvo pelas Meninas Super Poderosas pelo Eléktron, sabe? Lá pelo meio do episódio eu já estava totalmente apaixonada pela máquina nanotecnológica e nem queria que ela “morresse”.

Voltando a narrativa sobre a minha linda juventude ♪ página de um livro bom ♫, eu usei muitos do meus minutos nas lan houses da época pesquisando sobre o que era nanotecnologia e como isso podia mudar o mundo. Sinceramente, eu não entendi muito na época mas ficou na minha cabeça e eu queria entender mais sobre isso. Trilhando os caminhos que eu trilhei, cá estou eu no mestrado estudando a físico-química dos processos moleculares e fazendo aquela menina de 16 anos ter um pouco de orgulho de mim (principalmente porque eu parei de tomar leite depois do almoço, argh).

Pequenos frascos, melhores perfumes

Pra entender o que é uma nanomáquina e o que é esse BOOM! da nanotecnologia, precisamos entender primeiro o que é um nanomaterial, a matéria nanoparticulada e o que é a escala nanométrica.

Um nanômetro é uma unidade de 1×10-9 metro, ou seja, 0,000000001 metro. É, é muito pequeno mesmo. Pra você ter ideia, a espessura média de um fio de cabelo humano é 60μm (60×10-6m = 0,00006 metros) um sextilhão de vezes maior que um nanômetro! Mentira, é só 10 mil vezes maior.

A matéria nanoparticulada é “uma coleção de partículas com pelo menos uma dimensão menor que 100nm”.  Partículas nanométricas são criadas em inúmeros processos físicos, inclusive processos naturais, como a erosão e a combustão. E os nanomateriais são materiais compostos por essas matéria nanoparticulada.

Até aqui, tudo bem, mas você deve estar aí no seu computador pensando “ata, mas como que um negocinho desse tamanho muda a minha vida?”.

Bom, a questão é que uma estrutura com essas dimensões, do tamanho da nossa paciência quando macho pergunta “se essa raiva toda é TPM”, é pequena o suficiente pra entrar dentro de uma célula humana e interagir com as estruturas que estão lá. Até mesmo com o DNA! Esta capacidade permite penetrar barreiras fisiológicas e se movimentar dentro dos sistemas circulatórios de um hospedeiro, por exemplo. O tamanho dessas nanopartículas são comparáveis ao tamanho dos vírus, cujo os menores têm dimensões de dezenas de nanômetros. Uma partícula de HIV (vírus da imunodeficiência humana) tem cerca de 100nm de diâmetro, o que na ciência da nanotecnologia pode ser chamado de “nanoorganismo”.

Juntando as informações acima, vem a pergunta: então uma nanoestrutura poderia ter a função específica de inativar um vírus, por exemplo? É, na teoria pode sim, claro. Mas até algum tempo atrás, isso era uma realidade muito distante. No entanto, o trabalho de alguns cientistas mudaram esse cenário e transformaram a hipótese em algo muito mais palpável.

Palpável não, né?

Porque tem 1.10-9 metro.

Ok.

Vocês entenderam.

As nanomáquinas de Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart e Bernard Feringa

Em 5 de outubro de 2016 os químicos Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart e Bernard Feringa foram laureados com o Prêmio Nobel de Química de 2016 “pela a concepção e síntese de máquinas moleculares”. Cabe esclarecer que o Nobel, geralmente, é concedido pela obra do cientista. Então são várias pesquisas, artigos e trabalhos que esses três pesquisadores vêm desenvolvendo desde os anos 1980 que os levaram à essa honraria.

Para que a gente entenda a dimensão desse avanço, podemos ter em mente as palavras de David Leigh em seu artigo “Genesis of the Nanomachines: The 2016 Nobel Prize in Chemistry”:

“Talvez a melhor maneira de apreciar o potencial tecnológico das máquinas moleculares é reconhecer que elas estão no cerne de cada processo biológico significativo. Em contraste com a biologia, nenhuma das tecnologias atuais da humanidade explora de forma alguma o movimento a nível molecular controlado: todo catalisador, todo material, todo polímero, todo produto farmacêutico, todo reagente, funciona através de suas propriedades dinâmicas, estáticas ou de equilíbrio. Quando aprendemos a construir estruturas artificiais que podem controlar e explorar o movimento a nível molecular e interagir suas finalidades diretamente com outras subestruturas a nível molecular e com o mundo exterior, certamente impactará em todos os aspectos da modelagem funcional e do design de materiais.”

Vocês ficaram arrepiados/emocionados com a explicação do Leigh? Eu fiquei.

Neste mesmo texto, Leigh comenta ainda que grande parte dos progressos realizados na maquinaria molecular é resultado da invenção de vias sintéticas eficazes para moléculas mecanicamente interligadas: os catenanos e rotaxanos.

Estruturas dos catenanos e roxatanos, respectivamente

Essas estruturas – que são conhecidas como estruturas moleculares entrelaçadas (porque elas são entrelaçadas umas às outras mesmo, confere lá) – possuem propriedades como a criação de eixos de rotação intermolecular. Antes do início dos anos 80, os rotaxanos e os catenanos só podiam ser feitos em quantidades minúsculas e através de longas rotas sintéticas. Em 1983, um golpe de gênio de Sauvage iniciou uma revolução na síntese de moléculas interligadas.

O grupo de Stoddart sintetizou “interruptores moleculares” usando catenanos e roxatanos.

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Primeiro interruptor molecular, desenvolvido por Stoddart e colaboradores (Bissel at all, 1994)

Esses interruptores foram aplicados a áreas como a eletrônica molecular e sistemas de liberação de “nanocontainers”. Além disso, também foram sintetizadas estruturas moleculares que se assemelham a um “elevador molecular”.

Já em 1999, o grupo de Bernard Feringa produziu o primeiro motor molecular rotativo, usando um overcrowded alkene.

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Primeiro motor molecular rotativo, usando overcrowded alkene, conduzido por luz (Feringa et al, 1990)

Os motores moleculares mais rápidos, desenvolvidos no laboratório de Feringa, foram usados para executar tarefas complexas como girar uma barra de vidro em uma película cristalina líquida e o principal: impulsionar as rodas de um nanocarro em uma superfície.

Sim.

Um carro.

Um nanocarro.

Isso mesmo.

Tenho certeza que se vocês não ficaram arrepiados/emocionados ali em cima, agora ficaram!

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[sussurro] Nanocarro… [\sussurro]

Ainda usando as palavras de David Leigh:

“Este Prêmio Nobel [de 2016] não é sobre curar o câncer (ainda não) […] nem sobre coletar a energia do sol (ainda não). É um Prêmio Nobel dado para a enorme criatividade científica, para ciência inspiradora, ciência que faz você sonhar “e se?”. É um Prêmio Nobel sobre o que o futuro pode trazer e uma convocação para todos aqueles que desejam aceitar o desafio de inventar.”

Nós não temos (ainda não, haha) nanomáquinas capazes de se replicar ou de engolir um estado inteiro mas é muito bonito ver o caminho que esse assunto está seguindo e pensar nas aplicações que ele pode ter. Sempre que uma curiosidade científica passar por sua cabeça, não deixe de persegui-la e tentar compreendê-la. São esses e outros “e se?” que nos tiraram da Idade do Fogo e nós trouxeram à Idade dos Memes.

eu-tive-a-leve-impress-o-de-que-voc-tentou-se-engra-ado

#DesculpaDrauzio 😦

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Mulheres, cerveja e a contribuição do trabalho de Gabriela Montandon para a cervejaria nacional. Trilogia da cerveja – Parte 3

Em uma rápida pesquisa no meu navegador com as palavras “mulheres” e “cerveja”, limitada entre os anos de 1990 a 2010 a resposta obtida foi:

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Olhando essa resposta é possível recolher três evidências:

  1. Cinco em cada sete mulheres no Brasil bebiam cerveja usando biquíni até o ano de 2010.
  2. Bom, nesse aí o moço que escreveu a notícia não pegou o famoso espírito da coisa. A ideia era fazer uma cerveja que questionasse o marketing cervejeiro feito até então.
  3. Finalmente foi respondida a pergunta “Cerveja x Mulher: o que é melhor?” ninguém mais conseguia dormir com essa dúvida na cabeça, não é mesmo?

Ironias a parte, a mentalidade brasileira seguia até esse ponto (e praticamente sem questionamento) o estereótipo tenebroso e machista que se aplica a muita coisa nesse país: que existem coisas de homem e coisas de mulher. Infelizmente não só nesse país. Em 2014 houve  A Q U E L A promoção pavorosa na final da Champions League de 2014, pra “ajudar” os machos a “tirar” as “suas” mulheres de casa pra que eles pudessem assistir a final “em paz”.

De uns anos pra cá, essa ideia tem sido questionada em diversos campos: na inserção da mulher no mercado de trabalho, na moda, no comportamento, etc. E apesar de termos ainda muito chão pela frente até a igualdade realmente existir as coisas parecem estar melhorando.

E sabe o que mais? Cerveja é um alimento. Não seria um completo absurdo falar de “comida de homem” e “comida de mulher”?

Mulheres que bebem cerveja

Segundo uma pesquisa divulgada pelo Instituto Innovare em fevereiro desse ano o brasileiro consome em média 82 litros de cerveja por pessoa ao ano. Isso nos coloca em 17° lugar no ranking mundial. Pra termos uma noção, em primeiro lugar vem à República Checa onde o consumo é de 143 litros por pessoa ao ano.

Cruzando esses dados com outra pesquisa feita pela empresa Sophia Mind – voltava para pesquisa e inteligência de marketing –, sabemos que 47% das mulheres brasileiras consomem bebidas alcoólicas e dessas 47,88% bebem cerveja.

A projeção do IBGE para 2016 mostra um total de 104.335.330 mulheres no país. Ou seja, mais de 23 milhões de mulheres no país consomem cerveja. Fechando as contas, temos 1.925.294.810 litros de cerveja consumidos anualmente por mulheres.

Passou ou não passou da hora da indústria cervejeira desse “Brasilzão” olhar as mulheres como financiadoras?

Mulheres que falam sobre cerveja

Acho que se você está lendo um texto em um site chamado Cientistas Feministas é porque se interessa pelo que as mulheres tem a dizer e pela forma como elas dizem. E têm muitas minas maravilhosas por aí falando sobre cerveja.

Eu podia ficar até amanhã citando os sites, blogs e podcasts feitos por mulheres na área mas vou citar só alguns e deixo o resto por conta da sua curiosidade de pesquisa, ok?

  • Fabiana Arreguy, dona do Pão e Cerveja: Fabiana é jornalista e sommelier de cervejas formada pela Doemens Academy de Munique através do SENAC SP. É criadora e apresentadora da coluna Pão e Cerveja na Rádio CDL FM. Também é colunista do jornal Estado de Minas e da Revista PQN Notícias e sócia-fundadora e professora da Academia Sommelier de Cerveja. Acho que deu pra entender que ela é fantástica, né?
  • Confraria Feminina de Cerveja – Confece: A CONFECE é a primeira Confraria Feminina de Cerveja do Brasil. As minas formaram o grupo em 2007 e se reúnem mensalmente para degustar e estudar cerveja. Além de tudo, o objetivo delas é “estimular o consumo responsável, dirigindo os encontros para a qualidade da bebida”.
  • Confraria Maria Bonita Beer: no dicionário a palavra confraria é apresentada como ‘associação ou conjunto de pessoas do mesmo ofício, da mesma categoria ou que levam um mesmo modo de vida’ e é exatamente isso que essas bonitas fazem. Segundo a descrição das moças “a ideia é difundir a cultura cervejeira e inspirar outras pessoas (homens e mulheres) a fazer a sua própria cerveja em casa!”

Mulheres que fazem cerveja

Talvez você não saiba, mas os sumérios eram bem espertos, já faziam cerveja e tinham uma deusa da cerveja: a deusa Ninkasi. Existe uma lenda que diz que Ninkasi nasceu da água fresca cintilante e a sua presença na Terra era manifestada através da cerveja, considerada pelos sumérios uma bebida capaz de saciar o coração.

O mais interessante dessa história é quem recebeu o crédito pelas primeiras receitas de cerveja desenvolvidas pelos sumérios foi a própria Ninkasi, a primeira (e única, creio eu) mestra cervejeira espiritual.

Existe, inclusive, um Hino à Ninkasi, com trechos bem arrebatadores como “você é a única que segura com ambas as mãos o magnífico e doce mosto fermentando-o com mel e vinho”.

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Uma deusa, uma louca, uma cervejeira

As Ninkasis contemporâneas são outras e são muitas! As moças da E.L.A. (Empoderar. Libertar. Agir.) se uniram em torno do propósito de fazer, não só uma cerveja, mas um coletivo de mulheres que questiona o uso e a objetificação do corpo feminino em propagandas fetichistas de cervejas, empodera o lugar social ocupado por nós e vem pra dizer que ELA vem chegando e lugar de mulher é onde ELA quiser! Elas produziram a cerveja ELA, uma American Barley Wine com 10% de álcool e fizeram uma campanha linda a #35diassemmachismonacerveja.

Gabriela Montandon e a primeira levedura nacional

Falando sobre mulheres e cerveja é impossível não falar de Gabriela Montandon (Gabriela, se algum dia você chegar aqui e ler esse texto, saiba que eu sou muito sua fã ♥).

Montandon começou a fabricar cerveja em casa, numa experiência que a levaria a fundar a sua própria cervejaria: a Grimor. Foi justamente nesses ensaios com fabricação caseira de cerveja que Gabriela percebeu que não havia uma levedura nacional. Como microbiologista, ela sabia que teria acesso a um banco de leveduras na universidade e entre essas leveduras estaria a Saccharomyces cerevisiae, uma levedura usada na fermentação de cervejas.

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Gabriela Montandon, nossa Ninkansi

Hoje, Gabriela tem 31 anos e é doutora em microbiologia pela Universidade Federal de Minas Gerais. Na sua tese de doutorado intitulada “Seleção de linhagens indígenas de Saccharomyces cerevisiae para produção de cervejas de alta fermentação” – feita com período sanduíche no Laboratory of Enzyme, Fermentation and Brewing Technology da Katholieke Universiteit Leuven, em Gent na Bélgica – ela trata justamente da busca por linhagens de leveduras nacionais que poderiam ser usadas na cervejaria.

O foco da pesquisa foi tornar possível a produção de cervejas especiais brasileiras com leveduras nacionais. Em uma entrevista ao G1 Gabriela comenta: “Fiz uma seleção de vários micro-organismos que vieram de ambientes naturais do Brasil como: a Floresta Amazônica, Serrado, [também de] de outras bebidas, de madeiras brasileiras”. Desses estudos nasceu a Grimor 18, uma cerveja do tipo Blond Ale que Gabriela chama de “uma agulha num palheiro”.

No meu primeiro texto aqui no blog, eu falei sobre a fermentação e o trabalho que as leveduras realizam nesse processo. Mas pra relembrar, a fermentação alcoólica é a transformação dos açúcares presentes no malte em substâncias mais simples, como álcoois. Quem realiza essa transformação são as leveduras, que utilizam esses açúcares para geração de energia. Como resultado dessa geração de energia, também são produzidos álcool e gás carbônico.

O trabalho da Gabriela é revolucionário, pois é o primeiro passo para o desenvolvimento de uma escola brasileira de cerveja. Essa escola é o conjunto de todas as peculiaridades de um país com relação à fabricação e consumo de cerveja. Essas escolas influenciam também a forma com que outros países fabricam a própria cerveja, é um negócio muito bonito.

As mulheres estão fazendo uma mudança muito positiva na cara da cultura cervejeira nacional, seja no consumo, na sua divulgação ou (principalmente) no meio científico. É a ciência ajudando a nos inserir em mais um espaço que antes era majoritariamente dos homens. Falta agora o mercado criar juízo e nos representar vestidas nas propagandas. Vestidas, inclusive, de jalecos.

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Eu não tô legal, não aguento mais birita. Trilogia da cerveja – Parte 2

Você já foi a uma festa com suas amigas e, depois de beber exatamente as mesmas canecas de chope você ficou super mal e elas continuaram bem? A verdade é que todo mundo já passou por uma situação assim, mesmo em lados diferentes da história. Nesse texto trataremos do etanol, que é o álcool presente nas bebidas alcoólicas mais comuns. O metabolismo desse álcool no corpo humano segue a mesma rota pra todos os indivíduos, mas a velocidade e eficiência com que ele faz esse caminho depende de diversos fatores e é isso que vamos investigar aqui.

https://www.instagram.com/p/BJdghzRDiSZ/

“Que você seja feliz como Jason Momoa na cervejaria Guinness!”

Eu bebo sim e estou vivendo – o caminho da cerveja no nosso corpo

Quando você bebe uma cerveja, por exemplo, depois de fazer um carinho especial nas suas papilas gustativas, ela desce para o seu estômago e para seu intestino delgado. Esses são os pontos de absorção da bebida que é extremamente hidrossolúvel (muito solúvel em água) devido à presença das ligações de hidrogênio  entre a água e o álcool. A partir daí o álcool é transportado para todo o corpo.

Percorrendo os diferentes tecidos o álcool leva a muitos efeitos diferentes. Algumas pessoas sentem uma sensação de euforia, outras sentem um relaxamento profundo e algumas têm impulsos ainda mais estranhos como mandar mensagem pra ex amores. O que regula essas sensações é a concentração de álcool no sangue, que começa a ser alterada cerca de 20 minutos após a ingestão da bebida.

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Foto: Segredos do Balcão

Esses primeiros processos acontecem com a passagem da bebida no estômago e intestino delgado. Depois disso, o etanol precisa passar pelo fígado para ser metabolizado já que é no fígado que a mágica acontece.

Why’d you only call me when you’re high? – o metabolismo da cerveja no fígado

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No fígado, o etanol é recebido por duas famílias de enzimas: a álcool desidrogenase (ADH) e a aldeído desidrogenase (ALDH). A ADH catalisa a oxidação do álcool em acetaldeído. E, posteriormente, o acetaldeído é metabolizado por ALDH em acetato.

No entanto, essas duas reações precisam acontecer com uma grande coordenação devido ao acetaldeído, que é o grande vilão das nossas manhãs de domingo. O acúmulo desse composto no corpo leva a respostas aumentadas e também a reações bastante desagradáveis como rubor, náuseas, vômitos, hipotensão e taquicardia.

Chefia, amigão, desce mais uma rodada! – influências na absorção do álcool e embriaguez

A questão é que a condição do nosso corpo influencia (e muito!) na quantidade de álcool que vai levar a respostas tanto da embriaguez durante a ingestão, quanto à famosa ressaca no dia seguinte

  • Peso corporal

Esse é simples de explicar, não é? Duas pessoas com pesos corporais diferentes ingerindo as mesmas doses de álcool terão diferentes quantidades de sangue e, consequentemente, diferentes concentrações de álcool no sangue.

Esse fato aliado à distribuição da massa corporal – quantidades de gordura, músculos, massa óssea e líquidos – leva a diferenças mais proeminentes ainda. Pessoas com maior quantidade de gordura corporal ficam embriagadas mais rápido, por exemplo.

A questão é que o tecido adiposo não “recebe” o álcool. O etanol é um composto polar  – possui um polo negativo devido a presença do átomo de oxigênio –  e o tecido adiposo é formado lipídeos que são ésteres de ácidos carboxílicos com cadeias carbônicas longas e tem grande caráter apolar. Por isso, a interação entre a gordura e o álcool é tão pequena que chega ser desprezível

  • Gênero

Pois é, amiga. Não é impressão sua, você realmente fica “mais bêbada” que os rapazes da sua mesa.

Se doses iguais de álcool forem administradas a um homem e uma mulher de mesmo peso corporal, a mulher ficaria mais embriagada, ou seja, apresentará níveis alcoólicos mais elevados no sangue.

Esse fato é explicado pela maior proporção de tecido adiposo nas mulheres e por variações que acontecem durante o ciclo menstrual. Além disso, as mulheres têm uma menor concentração gástrica da ADH (álcool desidrogenase) que faz com que o corpo feminino demore mais tempo para converter o álcool em acetaldeído

  • Idade:

Essa já aconteceu comigo. Divido apartamento com uma menina mais jovem que eu. Saímos com nossos amigos no sábado e no domingo de manhã eu fui me arrastando pra cozinha em busca de um copo de água. Já a minha “roomate” estava feliz e maravilhosa preparando o seu café da manhã.

Isso acontece porque com o passar do tempo, as quantidades da enzima ALDH (aldeído desidrogenase) vão diminuindo gradativamente no nosso organismo. O que leva nosso corpo a demorar cada vez mais pra metabolizar o acetaldeído, fazendo com que os efeitos da ressaca demorem cada vez mais a passar.

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Foto: ornitorrinconerd

Chuva, suor e cerveja – como o álcool sai do nosso corpo

Com o passar das horas o corpo vai eliminando o álcool junto com outras excreções corporais, como a urina e o suor. Os efeitos da ressaca vão passando a medida que a enzima ALDH consegue converter o acetaldeído em acetato, menos tóxico ao nosso corpo.

Enquanto isso a ingestão de líquidos não alcoólicos (como água e sucos) é altamente recomendada para acentuar a excreção e tornar o efeito do acetaldeído menos devastador.

E eu recomendo fortemente desligar o celular ou entregá-lo a alguém de confiança quando o álcool começar a mostrar as garras, ok? Isso faz com que os efeitos da ressaca do dia seguinte apareçam como uma dor de cabeça ou um enjôo, sintomas mais simples de lidar do que as 11 ligações pros ex amores…

Referências:

  1. PADULA, Claudia B. et al. Gender effects in alcohol dependence: an fMRI pilot study examining affective processing.Alcoholism: Clinical and Experimental Research, v. 39, n. 2, p. 272-281, 2015.
  2. COLLINS, Allan C. et al. Variations in alcohol metabolism: influence of sex and age.Pharmacology Biochemistry and Behavior, v. 3, n. 6, p. 973-978, 1975.
  3. CARRIGAN, Matthew A. et al. Hominids adapted to metabolize ethanol long before human-directed fermentation.Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 112, n. 2, p. 458-463, 2015.
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O sacrifício das leveduras. Trilogia da Cerveja – Parte 1

No dia 05 de junho é comemorado o Dia da Cerveja Brasileira. E pra bom bebedor de cerveja, todo dia é dia de comemoração! Essa data foi criada em 2012 e o dia 05 de junho foi escolhido para homenagear o nascimento de Ruprecht Loeffler, criador da Cervejaria Canhoinhense. A cervejaria funciona da cidade de Canoinhas, em Santa Catarina, desde 1908, foi fundada pelo pai de Ruprecht e segue a “Reinheitsgebot” – Lei de Pureza da Cerveja – que instituiu que a cerveja deveria ser feita apenas com água, malte, fermento (levedura) e lúpulo.

Mas não é curioso que esses quatro ingredientes gerem a infinidade de cervejas que encontramos por aí? É justamente a variação da quantidade dos processos pelos quais esses ingredientes passam previamente e a própria fabricação da cerveja que causam tantas diferenças entre elas.

Existem diversos tipos de cerveja que são agrupadas por características similares como seu tempo de fermentação, seu teor alcóolico e sua cor, por exemplo. Dentro desse universo enorme e delicioso, vamos conhecer alguns estilos de cerveja classificadas por sua fermentação:

  • Lager: uma cerveja é classificada como Lager quando a levedura usada na sua fabricação trabalha melhor a baixas temperaturas (entre 7°C e 12°C), processo conhecido como baixa fermentação. Esse estilo ganhou esse nome devido a palavra alemã “lagern” que significa estocar, armazenar. A maturação dessas cervejas era feita em cavernas ou adegas por grandes períodos de tempo.

Dentro deste estilo estão incluídas a Bock, Maibock, Dry Beer, Export, Doppelbock, Eisbock, Munchner Helles, Munchner Dunkel, Märzen,  Schwarzbier  e a Pilsener (ou Pilsen) que é o tipo de cerveja mais consumida no Brasil.

  • Ale: cervejas do tipo Ale Tipo de são produzidas com o uso de uma levedura que é mais eficiente a temperaturas elevadas (15°C a 24°C), por isso é chamada de levedura de alta fermentação. Como essas cervejas são fermentadas mais rapidamente e possuem aromas e sabores mais complexos já que elas concentram maior quantidade de ésteres.

Essas cervejas foram as primeiras produzidas e até meados do século XIX eram as únicas presentes no mercado. Como são fabricadas há tantos anos há muitos tipos dessas cervejas, como a Light Hybrid Beer, Amber Hybrid Beer, English Pale Ale, Scottish And Irish Ale, American Ale, English Brown Ale, Porter, Stout, India Pale Ale (IPA), German Wheat And Rye Beer, Belgian And French Ale, Sour Ale, Belgian Strong Ale e a Strong Ale.

  • Lambic: cervejas do tipo Lambic são fermentadas espontaneamente por bactérias e leveduras que estão presentes naturalmente no ambiente e nos utensílios utilizados em sua produção.

Mas o que é a fermentação e como esse processo acontece?

A fermentação alcoólica é a transformação dos açúcares presentes no malte em substâncias mais simples, como álcoois. Quem realiza essa transformação são as leveduras, que utilizam esses açúcares para geração de energia. Como resultado dessa geração de energia, também são produzidos álcoois e gás carbônico.

A fase inicial do processo é o momento de contato da levedura com o açúcar. Depois desse primeiro contato as leveduras começam a utilizar a glicose como alimento e a eliminar tanto etanol, quanto gás carbônico (CO2) e essa parte é conhecida como etapa intermediária. Após essa etapa acontece a fase tumultuosa onde há uma intensa liberação de CO2.  Isso gera a impressão que mistura ferve, justamente por causa da grande quantidade de bolhas liberadas. A fase final do processo se dá quando a quantidade de álcool no sistema é grande o suficiente para matar a levedura que, consequentemente, interrompe a produção de etanol.

Então, da próxima vez que você for curtir uma cervejinha com as amigas lembre-se das leveduras que sacrificaram a vida para te dar esse instante de prazer.

Referências Bibliográficas

  1. LUNKES, Jussara Andréia. Estágio supervisionado na microcervejaria gastronômica Haus Bier. Trabalho de Conclusão do curso de graduação em Tecnologia em Biotecnologia, 2013.
  2. LEITE, Monique Juna Lopes et al. Desenvolvimento de um fotômetro de baixo custo para determinação de teor alcoólico em cerveja como ferramenta de análise de processo.Blucher Chemical Engineering Proceedings, v. 1, n. 2, p. 5061-5068, 2015.
  3. Diretrizes de Estilo para Cerveja do Beer Judge Certification Program, 2012. Disponível em <http://www.bjcp.org/intl/2008styles-PT.pdf&gt; (PDF).Beer Judge Certification Program. Consultado em 4 de junho de 2016.