Em um novo estudo, o pesquisador Dominik Brunner, dos Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais (Empa), juntamente com colegas da Universidade de Utrecht (Holanda) e do Instituto Central Austríaco de Meteorologia e Geofísica, está investigando quanto plástico está caindo da atmosfera sobre nós. De acordo com o estudo, alguns nanoplásticos viajam mais de 2 mil quilômetros pelo ar. Os números das medições informam que cerca de 43 trilhões de partículas de plástico em miniatura chegam à Suíça todos os anos. Os pesquisadores ainda discordam sobre o número exato. Mas, de acordo com estimativas do estudo, podem ser até 3 mil toneladas de nanoplásticos que cobrem a Suíça todos os anos, dos Alpes remotos às planícies urbanas. Essas estimativas são muito altas em comparação com outros estudos, e mais pesquisas são necessárias para verificar esses números.

O trabalho foi publicado na revista Environmental Pollution.

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O estudo é um território científico inexplorado porque a disseminação de nanoplásticos pelo ar ainda é amplamente inexplorada. O resultado da pesquisa de Brunner é o registro mais preciso da poluição do ar por nanoplásticos já feito. Para contar as partículas de plástico, Brunner e seus colegas desenvolveram um método químico que determina a contaminação das amostras com um espectrômetro de massa.

Condições extremas

Os cientistas estudaram uma pequena área a 3.106 metros de altitude no topo do monte Hoher Sonnenblick, no Parque Nacional Hohe Tauern, na Áustria. Um observatório do Instituto Central de Meteorologia e Geodinâmica está localizado ali desde 1886. Atualmente, ele é dirigido pela meteorologista e pesquisadora do Ártico Elke Ludewig. Desde que as pesquisas começaram ali, no final do século 19, o observatório ficou inoperante por apenas quatro dias. A estação de pesquisa também serviu de base para o estudo sobre a disseminação de nanoplásticos em áreas remotas.

Todos os dias, e em todas as condições climáticas, os cientistas removeram uma parte da camada superior de neve em torno de um marcador às 8h e a armazenaram cuidadosamente. A contaminação das amostras por nanoplásticos no ar ou nas roupas dos cientistas foi um desafio particular. No laboratório, os pesquisadores às vezes precisavam ficar imóveis quando um colega manuseava uma amostra aberta.

A origem das minúsculas partículas foi traçada com a ajuda de dados europeus de vento e clima. Os pesquisadores podem mostrar que a maior emissão de nanoplásticos na atmosfera ocorre em áreas urbanas densamente povoadas. Cerca de 30% das partículas nanoplásticas medidas no topo da montanha são originárias de um raio de 200 quilômetros, principalmente das cidades. No entanto, os plásticos dos oceanos do mundo aparentemente também entram no ar através do spray das ondas. Cerca de 10% das partículas medidas no estudo foram sopradas para a montanha pelo vento e pelo clima a mais de 2 mil quilômetros – algumas delas do Atlântico.

Nanopartículas na corrente sanguínea

Estima-se que mais de 8,3 bilhões de toneladas de plástico tenham sido produzidas em todo o mundo até o momento, cerca de 60% das quais agora são resíduos. Esse resíduo é erodido por efeitos de intemperismo e abrasão mecânica de macro para micro e nanopartículas. Mas o plástico descartado está longe de ser a única fonte. O uso diário de produtos plásticos, como embalagens e roupas, libera nanoplásticos. As partículas nessa faixa de tamanho são tão leves que seu movimento no ar pode ser melhor comparado aos gases.

Além dos plásticos, existem todos os tipos de outras partículas minúsculas, da areia do Saara às pastilhas de freio. Ainda não está claro se esse tipo de poluição do ar representa uma ameaça potencial à saúde dos seres humanos. As nanopartículas, ao contrário das micropartículas, não acabam apenas no estômago. Elas são sugadas profundamente nos pulmões através da respiração, onde seu tamanho pode permitir que elas atravessem a barreira celular-sangue e entrem na corrente sanguínea humana. Se isso é prejudicial ou mesmo perigoso, no entanto, continua a ser pesquisado.

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Desde a descoberta da biosfera do fundo do mar em meados da década de 1990, os cientistas estudaram as condições sob as quais os organismos prosperam nesse ambiente isolado e geralmente carente de alimentos e se perguntaram sobre quais condições estabelecem um limite para a existência de vida. Em 2016, um grupo de cientistas internacionais partiu para o mar a bordo do navio-sonda científico japonês Chikyu, para estudar o limite de temperatura da biosfera do fundo do mar. Amostras de sedimentos foram coletadas de um furo que corta a zona de subducção geológica da Fossa de Nankai, no Japão.

Neste local, a temperatura aumenta acentuadamente com a profundidade para atingir 120°C, uma temperatura sugerida perto do limite para a vida, a 1.200 metros abaixo do fundo do mar. Para sua surpresa, os cientistas encontraram uma comunidade microbiana muito pequena, mas muito ativa, prosperando nessas condições profundas e quentes.

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Os cientistas determinaram o número de células no sedimento e mediram suas taxas metabólicas por medições de radiotraçador altamente sensíveis da produção de metano e redução de sulfato. Eles descobriram que as taxas metabólicas por célula eram extraordinariamente altas para a biosfera profunda. Novas descobertas sobre as amostras coletadas em 2016, publicadas na revista Nature Communications, estão lançando luz sobre as estratégias de sobrevivência dos organismos que vivem neste ambiente hostil.

Alta rotatividade metabólica

“Propomos que os organismos sejam forçados a manter uma alta rotatividade metabólica, que se aproxima da atividade de micróbios que vivem em sedimentos superficiais e em culturas de laboratório, para fornecer a energia necessária para reparar danos nas células térmicas”, disse Felix Beulig, da Universidade de Bayreuth (Alemanha), principal autor do estudo. “A energia necessária para reparar os danos térmicos aos componentes celulares aumenta acentuadamente com a temperatura, e a maior parte dessa energia é provavelmente necessária para neutralizar a alteração contínua dos aminoácidos e a perda da função das proteínas”, acrescentou a líder do estudo, Tina Treude, professora de geomicrobiologia marinha da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA, nos EUA).

Não é nada comum detectar atividade metabólica microbiana em sedimentos com menos de 500 células por centímetro cúbico de sedimento, o que é sete ordens de magnitude menor do que no sedimento médio da superfície. “Trabalhamos sob condições extremamente controladas e estéreis e realizamos um grande número de experimentos de controle simultaneamente com as incubações das amostras”, disse Florian Schubert, do Centro Alemão de Pesquisa em Geociências, que conduziu essas análises como parte de seu doutorado. “Nós até incubamos sedimentos esterilizados com alta radiação gama, bem como fluido de perfuração do furo, para detectar possíveis reações não biológicas ou atividade microbiana induzida por contaminação”, disse Jens Kallmeyer, mentor de Florian Schubert.

Como as determinações da taxa metabólica foram realizadas em condições de laboratório, permaneceu alguma incerteza se os micróbios mostrariam a mesma atividade metabólica em seu ambiente natural. Os cientistas, portanto, compararam as taxas de redução metabólica de sulfato medidas com o tempo de depleção calculado de sulfato dissolvido no sedimento profundo. “Dado que estamos comparando duas abordagens metodológicas muito diferentes que atuam em escalas de tempo de dias versus milhões de anos, a concordância entre a determinação experimental da taxa e o tempo de esgotamento calculado é gratificante”, disse Arthur Spivack, da Universidade de Rhode Island (EUA) e coautor do estudo.

Descoberta fascinante

A grande atividade por célula de redutores de sulfato e metanógenos no sedimento mais profundo e mais quente é aparentemente alimentada por hidrogênio e acetato da água dos poros do sedimento. “O acetato, que é uma pequena molécula orgânica que também está presente no vinagre, é de particular interesse como fonte potencial de alimento”, disse Verena Heuer, do Centro de Ciências Ambientais Marinhas (Marum, na Alemanha), cientista colíder da expedição. “O acetato atinge concentrações de mais de 10 mmol por litro na água dos poros do sedimento, o que é excepcionalmente alto para sedimentos marinhos.”

Para Bo Barker Jørgensen, da Universidade de Aarhus (Dinamarca), um dos pioneiros da pesquisa da biosfera profunda e coautor do estudo, a detecção de altas taxas específicas de células na biosfera profunda é uma descoberta fascinante. “Sempre descobrimos que os micróbios na biosfera profunda são uma comunidade extremamente lenta que mordisca lentamente os últimos restos de matéria orgânica enterrada de milhões de anos. Mas a biosfera profunda é cheia de surpresas. Encontrar vida próspera com altas taxas metabólicas a essas altas temperaturas no fundo do mar alimenta nossa imaginação de como a vida poderia evoluir ou sobreviver em ambientes semelhantes em corpos planetários além da Terra.”

Fumio Inagaki e Yuki Morono, da Agência Japonesa para Ciência e Tecnología Marítimo-Terrestres (Jamstec), foram os outros dois cientistas colíderes da expedição e responsáveis ​​pela detecção de células no sedimento. Quando perguntados sobre o que pensavam a respeito do fato de a expedição não ter detectado o limite superior de temperatura da biosfera profunda, ambos disseram: “Temos de voltar e perfurar mais fundo. Os limites finais da biosfera dentro da Terra permanecem desconhecidos. Como mostrado por este projeto, o limite reside em algum lugar na crosta oceânica abaixo dos sedimentos. Ele será explorado no futuro por meio de perfuração científica oceânica.”

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Traços humanos por excelência, como cérebros grandes, aparecem pela primeira vez no Homo erectus há quase 2 milhões de anos. Essa transição evolutiva para características semelhantes às humanas está frequentemente ligada a uma grande mudança na dieta envolvendo maior consumo de carne.

Um novo estudo de pesquisadores americanos publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), no entanto, questiona a primazia do consumo de carne no início da evolução humana. Enquanto a evidência arqueológica para o consumo de carne aumenta dramaticamente após o aparecimento do Homo erectus, os autores do estudo argumentam que esse aumento pode ser explicado em grande parte pela maior atenção da pesquisa nesse período de tempo, efetivamente distorcendo as evidências em favor da hipótese “a carne nos tornou humanos”.

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“Gerações de paleoantropólogos foram para locais famosos e bem preservados em lugares como Olduvai Gorge [Garganta de Olduvai, na Tanzânia] procurando – e encontrando – evidências diretas de tirar o fôlego de humanos primitivos comendo carne, reforçando esse ponto de vista de que houve uma explosão de consumo de carne após 2 milhões de anos atrás”, disse W. Andrew Barr, professor assistente de antropologia da Universidade George Washington e principal autor do estudo. “No entanto, quando você sintetiza quantitativamente os dados de vários locais em todo o leste da África para testar essa hipótese, como fizemos aqui, essa narrativa evolutiva ‘a carne nos tornou humanos’ começa a se desemaranhar.”

Amostragem intensiva

Barr e seus colegas compilaram dados publicados de nove grandes áreas de pesquisa na África Oriental, incluindo 59 níveis de sítios datados entre 2,6 milhões e 1,2 milhão de anos atrás. Eles usaram várias métricas para rastrear o carnivorismo (condição de carnívoro) de hominídeos: o número de sítios zooarqueológicos que preservam ossos de animais que têm marcas de corte feitas por ferramentas de pedra, a contagem total de ossos de animais com marcas de corte em todos os locais e o número de níveis estratigráficos relatados separadamente.

Os pesquisadores descobriram que, ao se contabilizar a variação no esforço de amostragem ao longo do tempo, não existe aumento sustentado na quantidade relativa de evidências de carnivorismo após o aparecimento do H. erectus. Eles observam que, embora a abundância bruta de ossos modificados e o número de sítios e níveis zooarqueológicos tenham crescido comprovadamente após o aparecimento do H. erectus, os aumentos foram espelhados por um aumento correspondente na intensidade da amostragem, sugerindo que a amostragem intensiva – em vez de mudanças no comportamento humano – poderia ser a causa.

“Escavei e estudei fósseis marcados por corte por mais de 20 anos, e nossas descobertas ainda foram uma grande surpresa para mim”, afirmou Briana Pobiner, pesquisadora do Programa de Origens Humanas do Museu Nacional de História Natural Smithsonian e coautora do estudo. “Este estudo muda nossa compreensão do que o registro zooarqueológico nos diz sobre os primeiros carnívoros pré-históricos. Também mostra o quão importante é continuarmos a fazer grandes perguntas sobre nossa evolução, enquanto também continuamos a descobrir e analisar novas evidências sobre nosso passado.”

Explicações alternativas

No futuro, os pesquisadores enfatizaram a necessidade de explicações alternativas para o surgimento de certos traços anatômicos e comportamentais associados aos humanos modernos. Possíveis teorias alternativas incluem o fornecimento de alimentos vegetais pelas avós e o desenvolvimento de fogo controlado para aumentar a disponibilidade de nutrientes através do cozimento. Os pesquisadores alertam que nenhuma dessas explicações possíveis atualmente tem uma base sólida no registro arqueológico e ainda existe muito trabalho a ser feito.

“Acho que este estudo e suas descobertas seriam de interesse não apenas para a comunidade paleoantropológica, mas para todas as pessoas que atualmente baseiam suas decisões de dieta em alguma versão dessa narrativa de consumo de carne”, disse Barr. “Nosso estudo mina a ideia de que comer grandes quantidades de carne levou a mudanças evolutivas em nossos ancestrais.”

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Os hipopótamos são animais bastante vocais. Seus grunhidos de “buzina sibilante” podem ser ouvidos a longas distâncias, levando os pesquisadores a suspeitar que eles desempenham um papel importante na manutenção de grupos sociais. Um estudo recentemente publicado na revista Current Biology mostra que os hipopótamos reconhecem as vocalizações uns dos outros. Eles também respondem de forma menos agressiva aos grunhidos de um vizinho em comparação com os de um estranho.

“Descobrimos que as vocalizações de um indivíduo estranho induziam uma resposta comportamental mais forte do que aquelas produzidas por indivíduos do mesmo grupo ou de um grupo vizinho”, disse Nicolas Mathevon, da Universidade de Saint-Etienne (França). “Além de mostrar que os hipopótamos são capazes de identificar coespecíficos [outros organismos da mesma espécie] com base em assinaturas vocais, nosso estudo destaca que os grupos de hipopótamos são entidades territoriais que se comportam menos agressivamente com seus vizinhos do que com estranhos.”

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Mathevon e seus colegas estão interessados ​​em bioacústica, o estudo de como os animais trocam informações por meio do som. Eles estão especialmente interessados ​​em redes de comunicação, nas quais vários indivíduos enviam e recebem informações de uma só vez.

Respostas variáveis

Os hipopótamos são animais difíceis de estudar porque pode ser difícil identificar e localizar indivíduos. Os investigadores a geriram trabalhando na Reserva Especial de Maputo, em Moçambique, uma área que inclui vários lagos habitados por hipopótamos.

Inicialmente, Mathevon e sua equipe gravaram vocalizações representativas de cada grupo de hipopótamos. Em seguida, os pesquisadores reproduziram as gravações para todos os outros hipopótamos para ver como eles reagiriam às chamadas de seu próprio grupo (familiar) versus outro grupo do mesmo lago (vizinho) ou um grupo mais distante (estranho).

Os pesquisadores descobriram que os hipopótamos respondem ao ouvir um grunhido reproduzido respondendo vocalmente, aproximando-se e/ou pulverizando esterco. Curiosamente, a resposta variou dependendo se eles estavam ouvindo hipopótamos que conheciam ou não.

A intensidade geral da resposta dos hipopótamos cresceu quando ouviram um estranho. Os hipopótamos também eram mais propensos a pulverizar esterco, um comportamento de demarcação territorial, quando ouviam o som de um hipopótamo que não pertencia ao seu grupo.

Falsa inação

Quando os hipopótamos estão na água, eles parecem bastante inativos, explicou Mathevon. Mas esses resultados mostram que eles realmente estão prestando muita atenção ao seu entorno. Quando ouviram o grunhido de outro hipopótamo na margem, eles responderam imediatamente. “As respostas aos sinais sonoros que transmitimos foram muito claras e não esperávamos isso”, disse ele.

As descobertas oferecem informações úteis sobre a comunicação dos hipopótamos e os grupos sociais. Elas também têm implicações importantes para a política de conservação, dizem os pesquisadores. Por exemplo, eles explicam, os animais geralmente são realocados para manter as populações locais em tamanhos saudáveis. Mas as descobertas sugerem que são necessárias precauções antes de fazer esse tipo de movimento.

“Antes de realocar um grupo de hipopótamos para um novo local, uma precaução pode ser transmitir suas vozes de um alto-falante para os grupos já presentes para que eles se acostumem a eles e sua agressão diminua gradualmente”, disse Mathevon. “A reciprocidade, na qual os animais a serem movidos se acostumam com as vozes de seus novos vizinhos antes de chegarem, também pode ser considerada.”

Em estudos futuros, os pesquisadores esperam aprender mais sobre o que os hipopótamos se comunicam por meio de suas vocalizações. Eles explorarão como reconhecem o som de outros hipopótamos e se as vozes revelam outras características, como tamanho, sexo ou idade.

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Após três anos consecutivos de declínio em todo o mundo, o número de mordidas de tubarão em humanos aumentou em 2021, com um total de 73 incidentes não provocados. Os dados, publicados esta semana pelo Arquivo Internacional de Ataques de Tubarões (Isaf) do Museu de História Natural da Flórida, nos EUA, também incluem 39 mordidas de tubarão provocadas e nove mortes que ocorreram ao longo do ano.

O número de mordidas não provocadas em 2021 está alinhado com a média global de cinco anos de 72 por ano, mas contrasta fortemente com as 52 mordidas confirmadas registradas em 2020, que foi o número mais baixo documentado em mais de uma década. Embora a causa exata da reversão não seja clara, o gerente do Isaf, Tyler Bowling, atribui uma parte da tendência ao fechamento de praias associado às restrições da covid-19.

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Impacto da pandemia

“As mordidas de tubarão caíram drasticamente em 2020 devido à pandemia. O ano passado foi muito mais típico, com números médios de mordidas de uma variedade de espécies e mortes causadas por tubarões-brancos, tubarões-touro e tubarões-tigre”, disse Bowling.

O número de encontros fatais não provocados com tubarões também permaneceu alto em 2021, com a maioria ocorrendo no Pacífico Sul. Houve seis mortes confirmadas na Austrália, Nova Caledônia e Nova Zelândia, enquanto incidentes únicos ocorreram na África do Sul, Brasil e Estados Unidos. Os grandes tubarões-brancos (Carcharodon carcharias) foram caracteristicamente os principais culpados por mortes não provocadas.

Enquanto o Isaf investiga todas as mordidas de tubarão relatadas, ele enfatiza aquelas que não foram provocadas, que são definidas como incidentes que ocorreram no habitat natural do tubarão sem provocação humana. Isso ajuda os pesquisadores a entender o comportamento natural dos animais, o que pode colaborar no desenvolvimento de medidas de mitigação.

Números num piscar de olhos

Os Estados Unidos continuam a liderar o mundo no número anual de mordidas de tubarão, com um total de 47 em 2021, representando 64% dos casos globais. Destes, todos, exceto cinco, ocorreram ao longo da costa atlântica.

Como nos anos anteriores, a Austrália teve o segundo maior número de mordidas globalmente, com 12 no total, representando uma queda em relação à média global de cinco anos de 16 mordidas. A Austrália também teve três mortes, que, embora abaixo das seis do ano passado, ainda foram a contagem mais alta de qualquer país em 2021. Brasil e Nova Zelândia tiveram três mordidas cada, enquanto Canadá, Equador e São Cristóvão e Nevis seguiram com um único incidente.

As mordidas de tubarão foram retomadas na África do Sul em 2021, após zero incidente relatado no ano anterior. Acredita-se que os grandes tubarões-brancos sejam comuns na costa da Cidade do Cabo, mas depois que um grupo de orcas (Orcinus orca), conhecido por atacar tubarões, migrou para a região em 2017, os avistamentos de tubarões-brancos tornaram-se raros ali.

Relatos irregulares

“Não sabemos com que frequência as orcas matam tubarões-brancos, mas quando o fazem, parecem ter preferência pelo fígado oleoso e deixam o resto. A partir de 2021, no entanto, os tubarões-brancos parecem ter migrado para o leste, e são agora mais vistos ao longo da Costa Selvagem da África do Sul”, disse Bowling. Como resultado, três mordidas de tubarão foram relatadas no país em 2021, uma das quais foi fatal.

Apesar da flexibilização das restrições de viagens e recreação da covid-19, os relatos de mordidas de tubarão permanecem irregulares, pois os socorristas e legistas continuam lidando com um alto número de mortes devido ao vírus. Como resultado, o número de mordidas de tubarão não confirmadas em 2021 foi alto pelo segundo ano consecutivo, com 14 supostos incidentes ainda sendo investigados e uma ocorrência em que uma designação não pôde ser feita.

Padrões em perspectiva

Embora no ano passado tenha havido um aumento dramático nas mordidas de tubarão e um alto número de mortalidades, ambos permanecem bem dentro das médias de longo prazo. À medida que mais pessoas se aglomeram em praias quentes, os encontros com tubarões se tornam mais comuns, especialmente na Flórida, que tem a segunda maior taxa de crescimento populacional dos Estados Unidos. No entanto, as mortes, em longo prazo, estão se tornando menos frequentes.

“O declínio geral na mortalidade por mordidas de tubarão é provavelmente devido a uma combinação de protocolos de segurança de praia aprimorados em todo o mundo e uma diminuição no número de tubarões de várias espécies em águas costeiras”, disse Gavin Naylor, diretor do programa de pesquisa de pesquisa de tubarões do Museu da Flórida. “O aumento em 2020 e 2021 é quase certamente devido ao número crescente de tubarões-brancos, que vêm aumentando em várias localidades, provavelmente em resposta a um boom nas populações de focas das quais se alimentam.”

A maioria dos indivíduos (51%) mordidos por tubarões eram surfistas ou praticantes de outras atividades com pranchas, que passam uma quantidade significativa de tempo na água dentro e ao redor das zonas de surfe. Essa estreita faixa de água, onde as ondas que podem ter viajado por centenas de quilômetros finalmente se prendem no fundo do mar costeiro e tombam, cria o ambiente perfeito para surfistas e tubarões.

Costas e estuários marinhos são o local de alimentação favorito de uma variedade de peixes, que aproveitam as marés para encontrar novos alimentos e vasculhar perto do fundo do mar raso por plantas e invertebrados. Esses peixes menores, por sua vez, atraem tubarões, que às vezes confundem humanos com presas.

Sugestões para evitar incidentes

“Para os tubarões-galhas-pretas na Flórida, é mais frequentemente um caso de identidade equivocada”, disse Bowling.

Os tubarões-galhas-pretas (Carcharhinus limbatus) são provavelmente responsáveis ​​pela maioria das mordidas na Flórida, que tem consistentemente a maior contagem de mordidas de qualquer área geográfica nas últimas décadas. Esses tubarões relativamente pequenos caçam em águas quentes perto das costas, onde usam as águas rasas para evitar predadores próprios, incluindo grandes tubarões-martelo (Sphyrna mokarran) e tubarões-touro (Carcharhinus leucas).

As águas rasas e as ondas turbulentas nas zonas de surfe levantam sedimentos que dificultam a visão de suas presas pelos tubarões, explicou Naylor. “Cerca de 60% de todas as mordidas que registramos são em água de baixa visibilidade.”

O Isaf fornece uma ampla gama de sugestões sobre como diminuir suas chances de ser mordido por um tubarão, como evitar respingos em águas abertas, que os tubarões podem confundir com peixes em dificuldades. Joias refletivas também devem ser evitadas, pois podem brilhar à luz do sol, lembrando escamas de peixe iridescentes.

O Isaf coloca à disposição dos interessados um resumo (em inglês) sobre as mordidas de tubarão em 2021.

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Em 1779, o matemático suíço Leonhard Euler propôs um desafio matemático que parecia insolúvel. Eis o enunciado: um exército tem seis regimentos, cada qual com seis oficiais diferentes de seis patentes diferentes. Eles podem ser organizados em um quadrado de seis linhas horizontais por seis verticais sem repetir uma patente ou regimento em qualquer linha ou coluna?

O desafio passou incólume inclusive pelas primeiras gerações de computadores. Em 1960, um artigo publicado na revista Canadian Journal of Mathematics informava que seis era o único número acima de dois em que essa distribuição não existia.

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Mas uma solução chegou agora. Um estudo publicado no banco de dados de pré-impressão arXiv, submetido para revisão por pares na revista Physical Review Letters e apresentado por Daniel Garisto na revista Quanta Magazine informa que é possível resolver o problema aplicando o conceito de emaranhamento – ou entrelaçamento – quântico. (Esse conceito ficou famoso pelo experimento do gato de Schrödinger, no qual um gato fica preso em uma caixa com veneno radiativo; o gato está morto e vivo até o observador abrir a caixa.) A descoberta veio a partir do uso de computadores de ponta por uma equipe liderada por Adam Burchardt, pesquisador de pós-doutorado na Universidade Jaguelônica, de Cracóvia (Polônia).

Múltiplas combinações

No problema original, cada oficial está ligado a um regimento e um posto estáticos. Ele pode, por exemplo, ser um major do Regimento Azul, ou um coronel do Regimento Vermelho. Na perspectiva quântica, esse determinismo não existe, e cada oficial pode ocupar mais de um regimento ou patente simultaneamente. Assim, uma única pessoa pode ser major do Regimento Azul ou capitão do Regimento Roxo, por exemplo; outra, um primeiro-tenente do Regimento Amarelo ou coronel do Regimento Verde. E assim por diante, em múltiplas combinações.

A explicação encontrada é que os oficiais estariam em emaranhamento quântico, no qual o estado de um objeto informa o estado de outro. Se, digamos, o oficial A é de fato um major do Regimento Azul, o B é um coronel do Regimento Vermelho, e vice-versa.

Os pesquisadores liderados por Burchardt notaram também que existe um padrão próprio nesse emaranhamento, informou à Quanta Magazine Suhail Rather, físico do Instituto Indiano de Tecnologia de Madras. Segundo ele, oficiais só são emaranhados com oficiais de patentes um degrau abaixo ou acima deles, enquanto os regimentos também são emaranhados apenas com regimentos adjacentes.

Em seu artigo para a Quanta Magazine, Garisto assinala que os resultados encontrados podem ajudar no armazenamento de dados quânticos. Estados emaranhados podem ser usados na computação quântica para garantir que os dados estejam seguros, mesmo no caso de um erro (processo chamado correção de erro quântico). Ao emaranharem 36 oficiais quânticos em um estado de relacionamentos interdependentes, os pesquisadores descobriram o que é chamado de estado absolutamente máximo emaranhado, um conceito relevante em relação ao armazenamento de dados na computação quântica.

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Uma nova pesquisa da Universidade Curtin (Austrália) confirmou que a frequência de colisões de asteroides que formaram crateras de impacto em Marte tem sido consistente nos últimos 600 milhões de anos. O estudo, publicado na revista Earth and Planetary Science Letters, analisou a formação de mais de 500 grandes crateras marcianas usando um algoritmo de detecção de crateras desenvolvido anteriormente na Universidade Curtin, que conta automaticamente as crateras de impacto visíveis a partir de uma imagem de alta resolução.

Apesar de estudos anteriores sugerirem picos na frequência de colisões de asteroides, o pesquisador principal dr. Anthony Lagain, da Escola de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade Curtin, disse que sua pesquisa descobriu que as quedas não variaram muito por muitos milhões de anos.

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Segundo Lagain, contar crateras de impacto em uma superfície planetária é a única maneira de datar eventos geológicos com precisão, como cânions, rios e vulcões, e prever quando e quão grandes serão as colisões futuras.

Algoritmo

“Na Terra, a erosão das placas tectônicas apaga a história do nosso planeta. Estudar os corpos planetários do nosso Sistema Solar que ainda conservam sua história geológica inicial, como Marte, nos ajuda a entender a evolução do nosso planeta”, disse Lagain. “O algoritmo de detecção de crateras nos fornece uma compreensão completa da formação de crateras de impacto, incluindo seu tamanho e quantidade, e o tempo e a frequência das colisões de asteroides que as fizeram.”

Estudos anteriores sugeriam que houve um aumento no tempo e na frequência das colisões de asteroides devido à produção de detritos, afirmou Lagain. “Quando grandes corpos colidem uns com os outros, eles se quebram em pedaços ou detritos, o que se acredita ter um efeito na criação de crateras de impacto”, disse ele. “Nosso estudo mostra que é improvável que os detritos tenham resultado em qualquer mudança na formação de crateras de impacto em superfícies planetárias.”

A coautora e líder da equipe que criou o algoritmo, a professora Gretchen Benedix, disse que o algoritmo também pode ser adaptado para trabalhar em outras superfícies planetárias, incluindo a Lua.

“A formação de milhares de crateras lunares agora pode ser datada automaticamente e sua frequência de formação analisada em uma resolução mais alta para investigar sua evolução”, disse Benedix. “Isso nos fornecerá informações valiosas que poderão ter aplicações práticas futuras na preservação da natureza e na agricultura, como a detecção de incêndios florestais e a classificação do uso da terra.”

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Pesquisadores da Universidade da Austrália Ocidental (UWA) e do Laboratório Nacional de Sistemática da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos Estados Unidos (Noaa) conseguiram gravar em vídeo uma jovem lula nadando perto do leito marinho, a cerca de 6.200 metros abaixo da superfície. Sua experiência foi objeto de um artigo publicado na revista Marine Biology.

Em seu artigo, Alan Jamieson, da UWA, e Michael Vecchione, da Noaa, relatam que a descoberta ocorreu enquanto operavam um submersível em busca do USS Johnston, um destróier da Marinha dos EUA que foi afundado durante a Segunda Guerra Mundial, na Fossa das Filipinas. Depois de chegarem perto do fundo da fossa, os dois avistaram a lula. Esse animal é relativamente fácil de reconhecer devido ao seu estilo distinto de natação e às longas barbatanas pretas que a acompanham enquanto nada.

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Os pesquisadores capturaram em vídeo a lula nadando. Ela não estava muito próxima, mas a distância era suficiente para se confirmar que era das raras lulas de grandes tentáculos das profundezas (da família Magnapinnidae). A descoberta representa um recorde de profundidade para um octópode com barbatanas – o recordista anterior era outro que havia sido avistado a aproximadamente 4.700 metros de profundidade, ou 1,5 quilômetro acima.

Polvos das profundezas

Os pesquisadores também avistaram vários polvos da subordem Cirrina, mais conhecidos como polvos-dumbo porque suas barbatanas se assemelham às orelhas dos personagens de desenhos animados. Eles estavam todos quase na mesma profundidade que a lula.

Os polvos-dumbo vistos na Fossa das Filipinas representam apenas o segundo registro em que eles foram captados nadando em águas tão profundas. Pensava-se que o avistamento anterior havia sido um acaso, mas o novo registro mostra que não foi. Segundo Jamieson e Vecchione, o polvos-dumbo que viram pareciam um tanto diferentes dos outros que nadavam em tais profundidades. Isso sugere que eles provavelmente eram de uma espécie diferente.

Jamieson e Vecchione não são novatos em observações desse tipo. Em 2020, a dupla publicou um estudo sobre o avistamento mais profundo de um polvo. Agora, na mesma época em que observaram a lula, eles também fizeram imagens de uma água-viva na Fossa das Filipinas a uma espantosa profundidade de 10 mil metros.

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Everest, Makalu e Ranney, os três exemplares de leopardo-das-neves (Panthera uncia, acima) de um zoológico na cidade de Lincoln, no estado norte-americano de Nebraska, morreram em novembro em decorrência de complicações associadas à covid-19. Os três felinos, uma das principais atrações do Children’s Zoo de Lincoln, haviam testado positivo para o vírus SARS-Cov-2 um mês antes.

Dois tigres-de-sumatra do mesmo zoológico também foram infectados, mas passavam bem (The Washington Post, 14 de novembro).

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Dezenas de animais em zoológicos já testaram positivo para o novo coronavírus nos Estados Unidos desde o início da pandemia. Em novembro, o zoológico de Denver, no Colorado, relatou os dois primeiros casos de covid-19 em hienas. Antes da morte dos leopardos, um leão havia morrido na Índia e dois filhotes de tigre, no Paquistão.

* Este artigo foi republicado do site Revista Pesquisa Fapesp sob uma licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o artigo original aqui.

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Uma pequena proteína cuja origem são as células do corpo humano pode ter um grande papel no controle da diabete. Em pesquisa com participação do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP, cientistas descobriram que o peptídeo Ric4, sintetizado a partir de uma proteína produzida pelas células sanguíneas, aumentou a sensibilidade à insulina e reduziu a glicemia, ou seja, o nível de açúcar no sangue. Os estudos sobre a estrutura e as propriedades do Ric4, realizados em animais, geraram uma patente que, no futuro, poderá dar origem a medicamentos para tratar a diabete, e que sirvam de alternativa à terapia com insulina.

Os resultados do trabalho são mostrados em artigo publicado no site da revista científica Pharmaceuticals, no último dia 16 de dezembro. A diabete tipo 2 acontece quando o corpo desenvolve resistência à insulina, responsável por processar o açúcar no organismo e levá-lo às células, o que aumenta a concentração de açúcar na corrente sanguínea.

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“Há alguns anos, nosso laboratório desenvolveu um teste em modelo animal que encontrou alterações em um grupo de peptídeos intracelulares (InPeps), que são pequenas proteínas produzidas no interior das células, normalmente a partir de proteínas maiores”, explica ao Jornal da USP o professor Emer Ferro, do ICB, coordenador do estudo. “Os animais testados apresentaram maior sensibilidade à insulina e, consequentemente, maior captação de glicose e glicemia reduzida. Nossa hipótese era de que isso aconteceu devido às alterações nos níveis de InPeps.”

Captação de glicose

Em seguida, os pesquisadores sintetizaram quimicamente em laboratório quatro peptídeos, que foram denominados Ric1, Ric2 e Ric3 e Ric4. “O Ric 1 e o Ric2 foram identificados no músculo gastrocnêmio (batata da perna) e são derivados da proteína troponina I; o Ric3 foi encontrado no tecido adiposo epididimal (na região do púbis), produzido a partir da proteína de ligação acil-CoA, e o Ric4 é derivado da subunidade alfa da hemoglobina, proteína existente no sangue”, descreve o professor. “Nosso objetivo foi identificar se algum desses peptídeos poderia reproduzir farmacologicamente a maior sensibilidade à insulina e à glicemia reduzida observada nos animais.”

“Caso isso acontecesse, poderíamos identificar um novo peptídeo que poderia ser usado no tratamento de pacientes diagnosticados com pré-diabete ou diabete tipo 2, que possuem elevados níveis de glicose e não respondem à insulina”, relata Ferro. “Foram realizados testes de viabilidade celular em cultura de células, de avaliação do efeito dos peptídeos nos níveis de expressão de proteínas específicas (Western Blotting), de estabilidade enzimática, de expressão gênica (PCR), de captação de glicose em tecidos animais e culturas de células de camundongos, e de tolerância e transporte de glicose, em células e modelos animais.”

A pesquisa verificou que dois derivados do peptídeo Ric4 (Ric4-2 e Ric4-15) possuem ação hipoglicemiante, isto é, induzem a captação de glicose e reduzem a glicemia em animais após administração oral. “As análises sugerem que o peptídeo se liga ao receptor de insulina para induzir a captação de glicose, de forma independente da insulina, esta última também um peptídeo, aumentando sua sensibilidade”, aponta o professor do ICB. “Modificações estruturais do Ric4 natural, que geraram o Ric4-2 e o Ric4-15, reduziram sua degradação por enzimas digestivas, sem prejudicar a ação farmacológica. Em resumo, peptídeos como o Ric4 podem exercer ação similar à insulina e podem ser úteis no tratamento de pacientes com diabete tipo 2.”

Mais investigações

De acordo com Ferro, apesar da significância biológica e farmacológica, as possíveis aplicações clínicas do Ric4 ainda merecem mais investigações. “O estudo indica que pacientes com pré-diabete ou diabete tipo 2, que têm hiperglicemia resistente à insulina, poderiam ser tratados com Ric4 ou com seus análogos, Ric4-2 e Ric4-15. Porém, ensaios adicionais precisam ser realizados para avaliar a potência do peptídeo em reduzir a glicemia de portadores de diabete tipo 2”, destaca Ferro. “Nosso trabalho reforça a perspectiva que os peptídeos podem manter sua atividade farmacológica após administração oral, ‘quebrando’ o dogma que dentro do corpo eles são imediatamente degradados por enzimas digestivas.”

Além da publicação do artigo, um pedido de patente do peptídeo Ric4 foi depositado junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Inpi) pela Agência USP de Inovação (Auspin) e pela Inova, Agência de Inovação da Unicamp. “Embora o pedido tenha sido depositado em maio de 2018, nenhuma empresa até o momento se interessou em licenciar a patente do Ric4 para desenvolvimento de um fármaco alternativo à insulina para o tratamento da diabete tipo 2”, conclui o professor.

O trabalho teve a participação dos pesquisadores Renée Silva, Ricardo Llanos, Rosangela Eichler e do professor Emer Ferro, do Departamento de Farmacologia do ICB, do pesquisador Thiago Oliveira e do professor William Festuccia, do Departamento de Fisiologia do ICB, e do professor Fabio Gozzo, do Instituto de Química da Unicamp.

Mais informações: e-mail eferro@usp.br, com o professor Emer Ferro

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A diferença entre a idade biológica da retina, as camadas sensíveis à luz do tecido nervoso na parte de trás do olho, e a idade real (cronológica) de uma pessoa está ligada ao risco de morte, segundo pesquisa publicada online na revista British Journal of Ophthalmology.

Um crescente corpo de evidências sugere que a rede de pequenos vasos (microvasculatura) na retina pode ser um indicador confiável da saúde geral do sistema circulatório do corpo e do cérebro.

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Embora os riscos de doença e morte aumentem com a idade, é claro que esses riscos variam consideravelmente entre pessoas da mesma idade. Isso implica que o “envelhecimento biológico” é exclusivo do indivíduo e pode ser um melhor indicador de saúde atual e futura, dizem os pesquisadores.

Novo indicador

Vários indicadores baseados em tecidos, células, químicos e imagens foram desenvolvidos para detectar o envelhecimento biológico que está fora de sintonia com o envelhecimento cronológico. Mas essas técnicas estão repletas de questões éticas e de privacidade, além de serem invasivas, caras e demoradas, dizem os pesquisadores.

Eles, portanto, se voltaram para o aprendizado profundo para ver se este poderia prever com precisão a idade da retina de uma pessoa a partir de imagens do fundo, a superfície interna posterior do olho, e para ver se havia alguma diferença entre essa idade e a idade real de uma pessoa, conhecida como “diferença de idade da retina”, pode estar associada a um risco aumentado de morte.

O aprendizado profundo é um tipo de aprendizado de máquina e inteligência artificial (IA) que imita a maneira como as pessoas adquirem certos tipos de conhecimento. Mas, ao contrário dos algoritmos clássicos de aprendizado de máquina que são lineares, os algoritmos de aprendizado profundo são empilhados em uma hierarquia de complexidade crescente.

Os pesquisadores se basearam em 80.169 imagens de fundo de olho tiradas de 46.969 adultos com idades entre 40 e 69 anos, todos parte do UK Biobank, um grande estudo populacional de mais de meio milhão de residentes de meia-idade e idosos do Reino Unido.

Riscos aumentados

Cerca de 19.200 imagens de fundo do olho direito de 11.052 participantes com saúde relativamente boa na verificação inicial do Biobank foram usadas para validar a precisão do modelo de aprendizado profundo para previsão da idade da retina. Isso mostrou uma forte associação entre a idade retiniana prevista e a idade real, com uma precisão geral de 3,5 anos.

A diferença de idade da retina foi então avaliada nos 35.917 participantes restantes durante um período médio de monitoramento de 11 anos.

Durante esse período, 1.871 (5%) participantes morreram: 321 (17%) de doenças cardiovasculares; 1.018 (54,5%) de câncer; e 532 (28,5%) de outras causas, incluindo demência.

As proporções de idosos cujas retinas pareciam mais velhas do que sua idade real – com diferenças de idade na retina de mais de 3, 5 e 10 anos – foram, respectivamente, 51%, 28% e 4,5%.

Grandes diferenças de idade da retina em anos foram significativamente associadas a riscos 49% a 67% maiores de morte, exceto por doenças cardiovasculares ou câncer. E cada aumento de 1 ano na diferença de idade da retina foi associado a um aumento de 2% no risco de morte por qualquer causa e a um aumento de 3% no risco de morte por uma causa específica que não doença cardiovascular e câncer, após contabilização de fatores influentes, como pressão alta, peso (IMC), estilo de vida e etnia.

Janela única

O mesmo processo aplicado aos olhos esquerdos produziu resultados semelhantes.

Esse estudo é observacional e, como tal, não pode estabelecer a causa. Os pesquisadores também reconhecem que as imagens da retina foram capturadas em um momento e que os participantes podem não ser representativos da população do Reino Unido como um todo. No entanto, eles escrevem: “Nossas novas descobertas determinaram que a diferença de idade da retina é um preditor independente de aumento do risco de mortalidade, especialmente de não [doença cardiovascular]/não câncer. Esses achados sugerem que a idade da retina pode ser um biomarcador clinicamente significativo do envelhecimento”.

Eles acrescentam: “A retina oferece uma ‘janela’ única e acessível para avaliar processos patológicos subjacentes de doenças vasculares e neurológicas sistêmicas que estão associadas a maiores riscos de mortalidade. (…) Esta hipótese é apoiada por estudos anteriores, que sugeriram que a imagem da retina contém informações sobre fatores de risco cardiovascular, doenças renais crônicas e biomarcadores sistêmicos”.

As novas descobertas, combinadas com pesquisas anteriores, reforçam “a hipótese de que a retina desempenha um papel importante no processo de envelhecimento e é sensível aos danos cumulativos do envelhecimento que aumentam o risco de mortalidade”, explicam.

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O ruído de ponta é a fonte dominante de som dos motores aeronáuticos e de turbina, como os de aviões, drones e turbinas eólicas. Suprimir essa poluição sonora é um dos principais objetivos ambientais para algumas áreas urbanas.

Na revista Physics of Fluids, pesquisadores da Universidade Xi’an Jiaotong (China) usaram as características das asas de coruja na elaboração de desenho de aerofólio e reduzir significativamente o ruído do bordo de fuga.

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“As corujas noturnas produzem cerca de 18 decibéis a menos do que outras aves em velocidades de voo semelhantes devido à configuração única de suas asas”, disse o autor do estudo, Xiaomin Liu. “Além disso, quando a coruja captura a presa, a forma das asas também muda constantemente. Então, o estudo da configuração da borda das asas durante o voo da coruja é de grande importância”.

Gargalo

O ruído do bordo de fuga é gerado quando o fluxo de ar passa pela parte de trás de um aerofólio. O fluxo forma uma camada turbulenta de ar ao longo das superfícies superior e inferior do aerofólio, e quando essa camada de ar flui de volta pelo bordo de fuga, ela se espalha e irradia ruído.

Estudos anteriores exploraram bordos de fuga serrilhados, descobrindo que as serrilhas reduzem efetivamente o ruído de máquinas rotativas. No entanto, a redução de ruído não foi universal, dependendo muito da aplicação final.

“Atualmente, o desenho das pás das turbomáquinas rotativas amadureceu gradualmente, mas a tecnologia de redução de ruído ainda está em um gargalo”, disse Liu. “As capacidades de redução de ruído das estruturas convencionais de dente de serra são limitadas, e algumas novas estruturas de borda de fuga não lisas precisam ser propostas e desenvolvidas para aproveitar ainda mais o potencial de redução de ruído biônico”.

A equipe usou um software de cálculo e análise de ruído para realizar uma série de estudos teóricos detalhados de aerofólios simplificados com características que lembram asas de coruja. Eles aplicaram suas descobertas para suprimir o ruído das máquinas rotativas.

Aplicação específica

Melhorar as condições de fluxo ao redor do bordo de fuga e otimizar a forma do bordo suprimiram o ruído. Curiosamente, serrilhas assimétricas reduziram o ruído mais do que suas contrapartes simétricas.

A redução de ruído variou com diferentes condições de operação. Assim, os cientistas enfatizaram que os projetos de aerofólio devem ser avaliados com base na aplicação específica.

Por exemplo, turbinas eólicas têm ambientes complexos de fluxo de entrada, que requerem uma tecnologia de redução de ruído mais geral. Examinar técnicas de redução de ruído sob a influência de diferentes fluxos de entrada tornaria suas conclusões mais universais.

Os pesquisadores acreditam que seu trabalho servirá como um guia importante para projetos de aerofólio e controle de ruído.

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Cientistas da Universidade de São Paulo (USP) criaram um dispositivo sensor vestível embutido em uma luva de borracha sintética capaz de detectar resíduos de pesticidas em alimentos. O trabalho, apoiado pela Fapesp, foi idealizado e liderado pelo químico Paulo Augusto Raymundo-Pereira, pesquisador do Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP).

O dispositivo tem três eletrodos, localizados nos dedos indicador, médio e anelar. Eles foram impressos na luva por meio de serigrafia, com uma tinta condutora de carbono, e permitem a detecção das substâncias carbendazim (fungicida da classe dos carbamatos), diuron (herbicida da classe das fenilamidas), paraquate (herbicida incluído no rol dos compostos de bipiridínio) e fenitrotiona (inseticida do grupo dos organofosforados). No Brasil, carbendazim, diuron e fenitrotiona são empregados em cultivos de cereais (trigo, arroz, milho, soja e feijão), frutas cítricas, café, algodão, cacau, banana, abacaxi, maçã e cana-de-açúcar. Já o uso de paraquate foi banido no país pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa).

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A análise pode ser feita diretamente em líquidos, apenas mergulhando a ponta do dedo contendo o sensor na amostra, e também em frutas, verduras e legumes, bastando tocar na superfície da amostra.

Ineditismo

Sergio Antonio Spinola Machado, professor do Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP) e coautor da pesquisa, diz que não há nada semelhante no mercado e que os métodos mais utilizados atualmente para detecção de pesticidas se baseiam em técnicas como cromatografia (técnica analítica de separação de misturas), espectrofotometria (método óptico de análise usado em biologia e físico-química), eletroforese (técnica que utiliza um campo elétrico para separação de moléculas) ou ensaios laboratoriais.

“No entanto, essas metodologias têm custo alto, demandam mão de obra especializada e um tempo longo entre as análises e a obtenção dos resultados. Os sensores são uma alternativa às técnicas convencionais, pois, a partir de análises confiáveis, simples e robustas, fornecem informação analítica rápida, in loco e com baixo custo.”

Na luva criada pelo grupo, cada dedo é responsável pela detecção eletroquímica de uma classe de pesticida. A identificação é feita na superfície do alimento, mas em meio aquoso. “Precisamos da água, pois é necessário um eletrólito [substância capaz de formar íons positivos e negativos em solução aquosa]. Basta pingar uma gotinha no alimento e a solução estabelece o contato entre este e o sensor. A detecção é feita na interface entre o sensor e a solução”, detalha a química Nathalia Gomes, pesquisadora do IQSC-USP e integrante da equipe.

Sensores

O processo de verificação de presença de pesticidas é simples. Coloca-se um dedo de cada vez na amostra: primeiro, o indicador; depois, o médio e, por último, o anelar. No caso de um suco de frutas, basta fazer a imersão dos dedos no líquido, um de cada vez. A detecção é feita em um minuto e, no caso do dedo anelar, em menos de um minuto.

“O sensor no dedo anelar usa uma técnica mais rápida. Ele é composto por um eletrodo de carbono funcionalizado, enquanto os dos outros dois dedos por eletrodos modificados com nanoesferas de carbono [dedo indicador] e carbono printex, um tipo específico de nanopartícula de carbono [dedo médio]. Após a detecção, os dados são analisados por um software instalado no celular”, explica Raymundo-Pereira.

O pesquisador ressalta que a incorporação de materiais de carbono conferiu seletividade aos sensores, uma das propriedades mais importantes e difíceis de alcançar em dispositivos semelhantes. “Uma escolha criteriosa de materiais à base de carbono permitiu a detecção sensível e seletiva de quatro classes de pesticidas dentre os mais empregados na agricultura: carbamatos, fenilamidas [subclasse das fenilureias], compostos de bipiridínio e organofosforados. Assim, um dos diferenciais da invenção está na capacidade de detecção seletiva em presença de outros grupos de pesticidas, como triazinas, glicina substituída, triazol, estrobilurina e dinitroanilina. Com os métodos tradicionais isso não é possível.”

Outro destaque do dispositivo está na possibilidade de detecção direta, sem exigir preparo de amostra, o que torna o processo rápido. Além disso, o método preserva o alimento, permitindo o consumo após a análise.

A luva não tem prazo de validade e pode ser usada enquanto não houver danos nos sensores. Osvaldo Novais de Oliveira Junior, professor do IFSC-USP e coautor da pesquisa, explica que os sensores podem ser danificados por solventes orgânicos (como álcool e acetona) ou por algum contato mecânico impróprio na superfície do sensor (um objeto que o arranhe, por exemplo).

Mercado

Raymundo-Pereira salienta que o produto é inovador e que já está em andamento o processo de requisição de patente junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Inpi). Ele afirma que não há um procedimento simples para a detecção de pesticidas, principal razão pela qual os testes para discriminação de diferentes classes de pesticidas e outros contaminantes ainda não estão disponíveis no mercado. Para ele, o uso de dispositivos como a luva, que permitem a análise química de materiais perigosos in loco, seria relevante em aplicações alimentares, ambientais, forenses e de segurança, permitindo um rápido processo de tomada de decisão no campo.

“Representantes das agências internacionais que fazem o controle da entrada de alimentos nos diversos países do mundo já usam luvas para manipulá-los. Imagine se tivessem um sistema de sensoriamento de pesticidas embutido? Alimentos contendo pesticidas proibidos seriam descartados já na fronteira. O dispositivo pode ser usado durante a colheita também.”

Segundo o pesquisador, o custo do dispositivo é basicamente o custo da luva, sem o sensor. “Os sensores custam menos de US$ 0,1. O custo principal é a luva. Usamos uma luva nitrílica porque é menos porosa que a de látex. Com a pandemia, o preço dela disparou. E o custo individual subiu. Mas, ainda assim, o dispositivo que criamos é um produto muito barato. Mais acessível que os testes feitos atualmente.”

A pesquisa recebeu financiamento da Fapesp por meio de quatro projetos (16/01919-6; 20/09587-8; 19/01777-5; e 18/22214-6).

O artigo Selective and sensitive multiplexed detection of pesticides in food samples using wearable, flexible glove-embedded non-enzymatic sensors pode ser acessado em: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720334045.

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Uma boa noite de sono não é tão simples quanto parece. Enquanto você cochila, seu cérebro continua a monitorar o ambiente, equilibrando a necessidade de proteger o sono com a necessidade de acordar. Um exemplo de como o cérebro consegue isso é respondendo seletivamente a vozes desconhecidas em vez de vozes familiares, de acordo com uma nova pesquisa publicada na revista JNeurosci.

Pesquisadores da Universidade de Salzburgo (Áustria) mediram a atividade cerebral de adultos adormecidos em resposta a vozes familiares e desconhecidas. Vozes desconhecidas provocaram mais complexos K, um tipo de onda cerebral ligada a perturbações sensoriais durante o sono, em comparação com vozes familiares. Embora vozes familiares também possam desencadear complexos K, apenas aquelas desencadeadas por vozes desconhecidas são acompanhadas por mudanças em grande escala na atividade cerebral ligadas ao processamento sensorial.

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As respostas cerebrais à voz desconhecida ocorreram com menos frequência à medida que a noite avançava e a voz se tornava mais familiar, indicando que o cérebro ainda pode aprender durante o sono. Esses resultados sugerem que os complexos K permitem que o cérebro entre em um “modo de processamento sentinela”, em que o cérebro permanece adormecido, mas retém a capacidade de responder a estímulos relevantes.

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Algumas criaturas não envelhecem da mesma forma que os humanos, o que implica que envelhecer não leva necessariamente ao declínio da saúde. Isso está de acordo com um novo estudo focado no envelhecimento de peixes liderado por uma equipe internacional de biólogos, cujas descobertas acabam de ser publicadas na revista Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

O envelhecimento está associado a um declínio no desempenho biológico, processo conhecido como senescência. É facilmente observado em humanos e em animais domesticados, mas pode não ser universal. A teoria prevê que a senescência seja proeminente em espécies que param de crescer na idade adulta (como mamíferos e pássaros), mas aquelas que continuam a crescer na idade adulta (como árvores, certos peixes e répteis) podem escapar dela.

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A equipe observou: “Analisamos o desempenho do macho adulto da truta-do-lago selvagem. Peixes com crescimento restrito tiveram leves declínios na condição corporal e aumentos na mortalidade com a idade, enquanto o desempenho reprodutivo foi mantido. No entanto, achamos que peixes em crescimento irrestrito podem escapar completamente dos efeitos negativos do envelhecimento”.

Monitoramento de décadas

Eles acrescentaram: “Se as descobertas deste estudo se estenderem a essa espécie em lagos maiores, onde os peixes mais velhos podem ficar muito maiores, o foco na conservação desses peixes grandes e velhos poderia permitir uma maior capacidade de repovoamento (mais espermatozoides/óvulos por animal) e uma vez que eles vivem tanto, eles poderiam atuar como reservatórios da diversidade genética passada”.

A pesquisa foi conduzida na Área de Lagos Experimental do Instituto Internacional para o Desenvolvimento Sustentável (IISD-ELA, na sigla em inglês) no noroeste da província de Ontário, Canadá – o único lugar no mundo onde os pesquisadores podem fazer experiências em lagos inteiros por um longo período de tempo. Os peixes foram marcados com uma etiqueta Passive Integrated Transponder (PIT) e tirou-se um pedaço de barbatana que permite aos pesquisadores datar o peixe com base em anéis na estrutura da barbatana, assim como se faz com anéis de crescimento de árvores. Toda vez que o peixe era capturado, um scanner portátil identificava o peixe com base na etiqueta PIT.

Michael Rennie, pesquisador do IISD-ELA, explicou: “Ter extensos conjuntos de dados de longo prazo como os que temos no IISD-ELA foi fundamental para responder a essas perguntas. Este é um dos únicos lugares do mundo onde os mesmos peixes foram monitorados ao longo de décadas, permitindo-nos compreender o processo de envelhecimento ao nível do indivíduo”.

Em busca do porquê

Por que os peixes não envelhecem? “É só isso, não sabemos”, explicou Jason Treberg, biólogo da Universidade de Manitoba. “Existem teorias fundamentadas em como a evolução pode moldar as espécies com base na rapidez com que elas amadurecem em relação ao seu risco de mortalidade, mas os processos mecanicistas que facilitam isso ainda estão para ser determinados.”

Ele acrescentou: “Exemplos como essas trutas-do-lago são muito importantes para mudar a visão coloquial um tanto arraigada de que ‘o envelhecimento é inevitável’”. Ao entender o que é diferente, especialmente no nível celular e mecanicista, entre espécies insignificantes e ‘normalmente’ envelhecidas, poderíamos entender melhor como o processo de envelhecimento funciona em geral e, mais especificamente, em humanos.

“Este estudo foi um esforço de prova de conceito, que funcionou muito bem. Para minha pesquisa, estou particularmente interessado em testar se o metabolismo desses animais muda com o envelhecimento (como acontece em humanos) ou este é outro exemplo em que há pouco ou nenhum declínio funcional relacionado à idade. Em caso afirmativo, a grande questão é: como eles fazem isso?”

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Sutis alterações em como as palavras se encadeiam na fala, associadas à esquizofrenia desde sua origem, quando outras pistas ainda estão ocultas, podem levar a uma identificação precoce da doença por meio de um sistema automático de análise. Trata-se do SpeechGraph, em desenvolvimento desde 2013 por pesquisadores do Instituto do Cérebro da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (ICe-UFRN), tendo à frente os neurocientistas Sidarta Ribeiro e Natalia Mota, e o físico Mauro Copelli, da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). A ferramenta reconhece alterações típicas da psicose na forma do pensamento, que envolve episódios de delírio, alucinação e fala desconexa, e integra o quadro típico da esquizofrenia e outras doenças psiquiátricas. O resultado permitiria distinguir entre o discurso de pessoas saudáveis, com esquizofrenia ou transtorno bipolar com uma precisão que pode ultrapassar 90%.

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A pesquisadora brasileira participou de experimentos liderados por pesquisadores do King’s College de Londres, no Reino Unido, que indicaram a possibilidade de identificar os marcadores do discurso ainda em uma fase bem precoce da doença conhecida como pródromo, conforme relata artigo publicado em fevereiro de 2021 na revista científica Schizophrenia Research. É um avanço importante, sobretudo nas fases iniciais da doença, quando a avaliação clínica é mais difícil.

Agora, as pesquisas estão em busca de marcadores na fala que classifiquem os pacientes de acordo com seu nível de risco para a psicose e, no melhor dos cenários, que sejam preditores de futuros casos de esquizofrenia.

“Em diferentes momentos, fizemos testes com pacientes em estado crônico de psicose, diagnosticados há bastante tempo, e com pacientes no Brasil durante o primeiro episódio de surto psicótico. Depois passamos aos pródromos, aqueles casos anteriores ao primeiro episódio de psicose, com sintomas mais leves, em dados coletados em inglês”, relata Mota, atualmente no Instituto de Psiquiatria da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Na transformação da fala em representação gráfica, as palavras aparecem como pontos, ou nós, e a relação entre elas é visualizada por meio de arestas, as linhas que ligam esses pontos. O método permite a avaliação objetiva do transtorno da forma do pensamento, como vários aspectos da conectividade de fala, em que se analisa o grau de conexão das palavras por meio do número de arestas que chegam ou partem dos nós. É um conceito topológico, que diz respeito à forma da trajetória. “Não é intuitivo em termos linguísticos. Pode-se dizer que é a capacidade de um sujeito contar uma história conectando todas as palavras usadas – do começo, do meio e do fim –, de forma que consiga recapitular e traçar uma conexão entre todos os elementos que usou para contar a história”, resume Mota.

A diferença entre uma crise de mania – que frequentemente se apresenta como euforia e falta de controle – e a esquizofrenia torna-se clara por meio das imagens. Nas primeiras, o discurso mais prolixo e repetitivo transforma-se em um emaranhado de linhas e pontos; já a fala dos esquizofrênicos, mais pobre e sintética, resulta em uma figura mais limpa e linear. O psiquiatra João Bórgio, da Universidade Federal do Paraná (UFPR), que não faz parte do grupo de Mota, compara as duas manifestações com trens de carga. “Na mania, é o trem andando muito rápido, sem nunca chegar ao destino. Na esquizofrenia, é um trem com vagões quase vazios, com pouca carga. Às vezes, falta um vagão, pois não há conteúdo.”

Como a primeira manifestação psicótica, que dá origem ao período do diagnóstico, costuma ter as mesmas características em ambos os casos, o uso do SpeechGraph como ferramenta auxiliar poderia encurtar o processo. Pelo método clínico tradicional, o tempo médio para fechar um diagnóstico de esquizofrenia é de dois anos, sendo que seis meses é o mínimo aceito segundo padrões internacionais. Quanto mais longo esse tempo, pior para os pacientes, pois novos surtos tendem a causar danos cognitivos e afetivos que podem ser irreversíveis. “A grande contribuição desse método é que tudo pode ser mais rápido, pois conseguimos detectar muita coisa na consulta, mas não com a precisão da ferramenta proposta”, acrescenta Bórgio.

Teste de diagnóstico

No experimento relatado na Schizophrenia Research, cujo autor principal é o psiquiatra Tom Spencer, do King’s College, as análises de fala incluíram 53 pessoas, divididas em três grupos, recrutadas em Londres. O maior deles tinha 24 pessoas com alto risco para psicose, outros 16 pacientes já haviam registrado um primeiro episódio psicótico e 13 compunham o grupo-controle. Os pesquisadores analisaram as amostras com o uso comparativo de dois instrumentos: o Índice de Pensamento e Linguagem (TLI), método não automatizado em que relatos são produzidos a partir de oito imagens mostradas aos pacientes, e o software SpeechGraph. Os pacientes que ainda não tiveram episódios de psicose, ou prodrômicos, foram acompanhados durante sete anos, para ver quais evoluiriam para um diagnóstico de psicose.

A conclusão é de que há “significativas correlações” entre “medidas de conectividade de fala e pontuações no TLI”, ou seja, entre a análise manual e a automatizada. Segundo escreveram os pesquisadores, “os achados sustentam a utilidade e a validade da análise da fala por meio do método de grafos para caracterizar a conectividade de fala nas fases iniciais de psicose”. Nesse experimento, o SpeechGraph foi usado apenas de forma comparativa ao instrumento não automatizado.

Entre os fatores que permitem analisar as várias fases relacionadas às psicoses estão os marcadores de baixa conectividade. Eles refletem a quantidade de nós existentes nos componentes mais fortemente conectados. No caso do estudo conduzido na Inglaterra, os pacientes prodrômicos que evoluíram para a esquizofrenia tinham esses marcadores de conectividade ligeiramente mais baixos que aqueles que não evoluíram.

Representação gráfica da fala

“Um distúrbio de linguagem fez com que o psiquiatra suíço Eugen Bleuler [1857-1939] caracterizasse as esquizofrenias. Um dos distúrbios fundamentais da doença é o relaxamento das associações de pensamento, que resulta na desagregação de pensamento”, explica o psiquiatra clínico Durval Nogueira, do Instituto Sedes Sapientiae, de São Paulo.

Os surtos representam apenas a primeira manifestação mais categórica da doença, que teria começado a se desenvolver há mais tempo. “Hoje, entendemos a esquizofrenia como uma doença do desenvolvimento. É possível que possa ter começado na infância e talvez até na fase uterina”, sugere o médico John Araújo, da UFRN, que não integra o grupo de pesquisa.

Bórgio, da UFPR, explica que na fase dos 18 aos 25 anos, quando os surtos esquizofrênicos costumam aparecer, os jovens vivem um período no qual as ramificações do cérebro não utilizadas são desativadas. O processo no qual o cérebro corta sinapses ou os neurônios morrem por apoptose (morte celular programada) é chamado de poda neuronal. Uma analogia muito utilizada por neurocientistas para representar o processo é a da abertura de caminhos, como em uma mata a ser explorada. Quando não são utilizados por muito tempo, esses caminhos se fecham novamente. A poda tem uma função no desenvolvimento do cérebro e ocorre desde os 2 anos de idade, quando grande número de sinapses acontece o tempo todo. Entre os 16 e 18 anos o processo se torna mais intenso.

Na esquizofrenia, no entanto, a ocorrência de sinapses se dá de modo excessivo, desfazendo conexões importantes para o equilíbrio emocional. De acordo com Bórgio, o conhecimento acumulado até hoje indica que esse processo de poda mais acentuada possa ter começado antes nos casos da doença, às vezes por volta dos 10 anos de idade, mas não tenha sido percebido em razão das muitas sinapses então existentes. “Por mais que a área da linguagem estivesse com menos sinapses do que deveria, conexões colaterais davam conta do recado. No fim da adolescência, as colaterais são cortadas e apareceriam os sintomas e a doença”, explica.

Do ponto de vista bioquímico, essa manifestação é reflexo da falta do neurotransmissor dopamina nas vias pré-frontais do cérebro, o que resulta em problemas de linguagem e raciocínio. Por outro lado, há um excesso de dopamina nas vias temporais, acarretando as alucinações. No caso dos surtos provocados por drogas como a cocaína, ocorre um excesso de dopamina nessas mesmas vias que afetam os esquizofrênicos. Por isso, muitas vezes as drogas são desencadeadoras dos primeiros surtos.

Por falta de um marcador biológico ou de um sintoma claro, só é possível começar a tratar a esquizofrenia após o primeiro surto. Para o diagnóstico são observados três fatores: a ação de substâncias químicas (como drogas ou fármacos), alterações endógenas (como o excesso de hormônio da tireoide, por exemplo) e o histórico familiar. “O ideal seria que no futuro pudéssemos fazer um screening genético e identificar genes de certo padrão que aumentasse a probabilidade de os surtos configurarem o início da doença”, conjectura Araújo.

Uma tendência ao isolamento social na infância, vista pelos pais como timidez ou um perfil introspectivo, pode ser um primeiro sinal da doença, que se torna crônica. A falta de interação e o processo de perda cognitiva acabam por se alimentar mutuamente. “Uma coisa leva a outra. Se não temos a parte social, tão importante para o ser humano se desenvolver em sociedade, isso também fará falta ao desenvolvimento cognitivo”, diz Mota.

No entanto, como o diagnóstico se efetiva depois do primeiro surto, o tratamento ocorre só após o quadro de perdas estar consolidado e torna-se uma bola de neve, aprofundando o alijamento social. Como não há uma medicação que funcione para todos os casos, também pode demorar até que se encontre um fármaco eficaz para cada paciente. Na avaliação de Mota, não há uma cultura de tratamento preventivo e as famílias não procuram ajuda nas fases iniciais. Mas, em alguns casos, a detecção precoce poderia abrir a possibilidade para o tratamento antes que o problema se amplificasse.

Diagnóstico automático?

O uso dos grafos nesse contexto ainda está longe de ser consenso. Para o neurocientista Fernando Louzada, da UFPR, o método é uma boa ferramenta de triagem, mas não de diagnóstico. Isso pelo fato de os transtornos psiquiátricos – entre eles a esquizofrenia – serem doenças dimensionais, não aferíveis por medidas objetivas e definitivas, explica. “É pouco provável que exista um marcador – seja a dosagem de neurotransmissores, os exames de neuroimagem ou os grafos – que faça a identificação separando os doentes dos saudáveis.”

Por outro lado, ele classifica o SpeechGraph como um método simples e barato para triagem. E faz uma analogia com a sala de aula. “Quando temos de decidir quem será aprovado ou reprovado, não temos dúvidas de que quem tirou média 1 ou 2 deve ser reprovado e o que tirou 9 ou 10 deve ser aprovado”, exemplifica. A dificuldade está na zona fronteiriça entre a aprovação e a reprovação. “Um instrumento de triagem pode ser útil para identificar os extremos, ou seja, aqueles indubitavelmente saudáveis ou indubitavelmente com algum transtorno. Aqueles com resultados ‘próximos da média’ teriam de ser avaliados por outros instrumentos para a confirmação do diagnóstico”, conclui.

Essa função de triagem foi analisada em uma revisão liderada pelo neurocientista Felipe Argolo durante o doutorado na Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), concluído em dezembro de 2021. O estudo, publicado na revista Brazilian Journal of Psychiatry em abril de 2020, fez uma meta-análise de artigos publicados para avaliar a acuidade diagnóstica e ver, em uma segunda etapa, os ganhos que haveria em fazer a triagem por meio da fala em lugares com condições precárias de atendimento.

Para isso, Argolo, atualmente em estágio de pós-doutorado na Universidade de São Paulo (USP), fez uma parceria com o Ministério da Saúde de Moçambique para um estudo de simulação com base na capital, Maputo, cuja região metropolitana tem 2,5 milhões de habitantes e apenas um hospital psiquiátrico, que recebe pacientes do país todo. Os dados indicam que, no período de um ano, 1,9% dos habitantes tem episódios psicóticos, resultando em um número estimado de 47.500 pacientes que poderiam anualmente ter acesso à avaliação pela triagem. A proposta final era ver os ganhos – econômicos para o sistema de saúde e em anos de qualidade de vida para os pacientes com esquizofrenia – ao fazer a triagem e o rastreamento nas localidades distantes, antes de encaminhá-los ao atendimento especializado, comparando um universo de pacientes triados e não triados. Os resultados indicam um aumento modesto na expectativa de vida e uma economia nos gastos do sistema de saúde.

ARTIGOS CIENTÍFICOS

SPENCER, T. J. et al. Lower speech connectedness linked to incidence of psychosis in people at clinical high risk. Schizophrenia Research. v. 228, p. 493-501. fev. 2021.
ARGOLO, F. et al. Lowering costs for large-scale screening in psychosis: a systematic review and meta-analysis of performance and value of information for speech-based psychiatric evaluation. Brazilian Journal of Psychiatry. v. 42, n. 6. nov.-dez. 2020.
MOTA, N. B. et al. The maturation of speech structure in psychosis is resistant to formal education. NPJ Schizophrenia. v. 4, n. 1, 25. 7 dez. 2018.
MOTA, N. B. et al. Thought disorder measured as random speech structure classifies negative symptoms and schizophrenia diagnosis 6 months in advance. NPJ Schizophrenia. v. 3, 18. 13 abr. 2017.
MOTA, N. B. et al. Graph analysis of dream reports is especially informative about psychosis. Scientific Reports. v. 4, 3691. 15 jan. 2014.
MOTA, N. B. et al. Speech Graphs Provide a Quantitative Measure of Thought Disorder in Psychosis. PLOS ONE, v. 7, n. 4, e34928. 9 abr. 2012.

* Este artigo foi republicado do site Revista Pesquisa Fapesp sob uma licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o artigo original aqui.

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A história da vida na Terra foi marcada cinco vezes por eventos de extinção em massa da biodiversidade causados ​​por fenômenos naturais extremos. Hoje, muitos especialistas alertam que uma crise de Sexta Extinção em Massa está em andamento, desta vez inteiramente causada por atividades humanas.

Uma avaliação abrangente das evidências desse evento de extinção em andamento foi publicada recentemente na revista Biological Reviews por biólogos da Universidade do Havaí em Manoa (EUA) e do Museu Nacional de História Natural em Paris (França).

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“Taxas drasticamente aumentadas de extinção de espécies e diminuição da abundância de muitas populações de animais e plantas estão bem documentadas, mas alguns negam que esses fenômenos representem uma extinção em massa”, disse Robert Cowie, principal autor do estudo e professor de pesquisa no Centro de Pesquisa da Escola de Ciências e Tecnologia do Oceano e da Terra (Soest) da Universidade do Havaí em Manoa. “Essa negação é baseada em uma visão tendenciosa da crise que se concentra em mamíferos e aves e ignora os invertebrados, que obviamente constituem a grande maioria da biodiversidade.”

Inclusão fundamental

Ao extrapolarem a partir de estimativas obtidas para caracóis e lesmas terrestres, Cowie e coautores estimaram que desde o ano 1500, a Terra já poderia ter perdido entre 7,5% e 13% dos 2 milhões de espécies conhecidas – impressionantes 150 mil a 260 mil espécies.

“A inclusão de invertebrados foi fundamental para confirmar que estamos realmente testemunhando o início da Sexta Extinção em Massa na história da Terra”, disse Cowie.

A situação não é a mesma em todos os lugares, no entanto. Embora as espécies marinhas enfrentem ameaças significativas, não há evidências de que a crise esteja afetando os oceanos na mesma medida que a superfície emersa. Em terra, espécies insulares, como as das ilhas havaianas, são muito mais afetadas do que as espécies continentais. E a taxa de extinção das plantas parece menor do que a dos animais terrestres.

Infelizmente, juntamente com a negação da ciência se firmando na sociedade moderna em uma série de questões, o novo estudo aponta que algumas pessoas também negam que a Sexta Extinção tenha começado. Além disso, outros a aceitam como uma trajetória evolutiva nova e natural, pois os humanos são apenas mais uma espécie desempenhando seu papel natural na história da Terra. Alguns até consideram que a biodiversidade deve ser manipulada apenas para benefício da humanidade – mas benefício definido por quem?

Escolha consciente

“Os humanos são a única espécie capaz de manipular a biosfera em grande escala”, enfatizou Cowie. “Não somos apenas mais uma espécie evoluindo diante de influências externas. Em contraste, somos a única espécie que tem uma escolha consciente em relação ao nosso futuro e à biodiversidade da Terra.”

Para combater a crise, várias iniciativas de conservação foram bem-sucedidas para certos animais carismáticos. Mas essas iniciativas não podem atingir todas as espécies e não podem reverter a tendência geral de extinção de espécies. No entanto, é essencial continuar esses esforços, continuar a cultivar uma maravilha para a natureza e documentar a biodiversidade antes que ela desapareça.

“Apesar da retórica sobre a gravidade da crise, e embora existam soluções corretivas e sejam levadas ao conhecimento dos tomadores de decisão, é claro que falta vontade política”, disse Cowie. “Negar a crise, aceitá-la sem reagir, ou mesmo incentivá-la, constitui uma revogação da responsabilidade comum da humanidade e abre caminho para que a Terra continue em sua triste trajetória em direção a uma Sexta Extinção em Massa.”

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Inspirados pelo crescimento dos ossos no esqueleto, pesquisadores das universidades de Linköping (Suécia) e Okayama (Japão) desenvolveram uma combinação de materiais que podem se transformar em várias formas antes de endurecer. O material é inicialmente macio, mas depois endurece através de um processo de desenvolvimento ósseo que usa os mesmos materiais encontrados no esqueleto.

Quando nascemos, temos lacunas em nossos crânios que são cobertas por pedaços de tecido conjuntivo macio chamados fontanelas. É graças às fontanelas que nossos crânios podem ser deformados durante o parto e passar com sucesso pelo canal do parto. Após o nascimento, o tecido da fontanela muda gradualmente para osso duro. Agora, os pesquisadores combinaram materiais que, juntos, se assemelham a esse processo natural.

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“Queremos usar isso para aplicações em que os materiais precisam ter propriedades diferentes em diferentes momentos. Em primeiro lugar, o material é macio e flexível e, em seguida, é travado no lugar quando endurece. Esse material pode ser usado, por exemplo, em fraturas ósseas complicadas. Também poderia ser usado em microrrobôs – esses microrrobôs macios podem ser injetados no corpo através de uma seringa fina, e então eles se desdobram e desenvolvem seus próprios ossos rígidos”, disse Edwin Jager, professor associado do Departamento de Física, Química e Biologia (IFM) na Universidade de Linköping.

Diferentes tipos de forma e rigidez

A ideia surgiu durante uma visita de pesquisa no Japão, quando o cientista de materiais Edwin Jager conheceu Hiroshi Kamioka e Emilio Hara, que realizam pesquisas relacionadas a ossos. Os pesquisadores japoneses descobriram um tipo de biomolécula que poderia estimular o crescimento ósseo em um curto período de tempo. Seria possível combinar essa biomolécula com a pesquisa de materiais de Jager, para desenvolver novos materiais com rigidez variável?

No estudo que se seguiu, publicado na revista Advanced Materials, os pesquisadores construíram uma espécie de “microrrobô” simples, que pode assumir diferentes formas e mudar a rigidez. Os pesquisadores começaram com um material de gel chamado alginato. De um lado do gel, cresce um material polimérico. Esse material é eletroativo e altera seu volume quando uma baixa voltagem é aplicada, fazendo com que o microrrobô se dobre em uma direção especificada. Do outro lado do gel, os pesquisadores anexaram biomoléculas que permitem que o material do gel macio endureça. Essas biomoléculas são extraídas da membrana celular de um tipo de célula importante para o desenvolvimento ósseo. Quando o material é imerso em um meio de cultura de células – um ambiente que se assemelha ao corpo e contém cálcio e fósforo –, as biomoléculas fazem o gel mineralizar e endurecer como osso.

Uma aplicação potencial de interesse para os pesquisadores é a cicatrização óssea. A ideia é que o material macio, alimentado pelo polímero eletroativo, consiga transitar em espaços em fraturas ósseas complicadas e se expandir. Quando o material endurece, pode formar a base para a construção de um novo osso. Em seu estudo, os pesquisadores demonstram que o material pode se enrolar em torno de ossos de galinha, e o osso artificial que se desenvolve posteriormente cresce junto com o osso de galinha.

Controle do giro

Ao fazerem padrões no gel, os pesquisadores podem determinar como o microrrobô simples se curvará quando a tensão for aplicada. Linhas perpendiculares na superfície do material fazem o robô se dobrar em semicírculo, enquanto linhas diagonais o fazem dobrar como um saca-rolhas.

“Ao controlar como o material gira, podemos fazer o microrrobô se mover de diferentes maneiras e também afetar como o material se desenrola em ossos quebrados. Podemos incorporar esses movimentos na estrutura do material, tornando desnecessários programas complexos para dirigir esses robôs”, disse Edwin Jager.

Para saberem mais sobre a biocompatibilidade dessa combinação de materiais, os pesquisadores agora estão analisando como suas propriedades funcionam em conjunto com células vivas.

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Muitos dos pássaros que nos acordam todas as manhãs aprendem seus cantos melodiosos da mesma forma que os humanos aprendem um dialeto – de pais e vizinhos.

Mas para a maioria dos biólogos, aprender músicas por meio da mímica é um processo incerto e propenso a erros, resultando em uma mudança lenta, mas inevitável, na música ao longo dos anos.

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Um novo estudo realizado por biólogos da Universidade da Califórnia em Berkeley e da Universidade Estadual do Missouri em Springfield (EUA), no entanto, documenta canções em pássaros da África Oriental que permaneceram quase inalterados por mais de 500 mil anos, e talvez por até 1 milhão de anos, tornando as músicas quase indistinguíveis daquelas de parentes dos quais eles estão separados há muito tempo.

Mudanças quase indistinguíveis

A natureza surpreendentemente estática de suas canções pode ser devido à falta de mudança nos ambientes desses pássaros, que são florestas montanhosas estáveis ​​– as chamadas ilhas do céu – isoladas de outras populações de ilhas do céu da mesma espécie ou de espécies semelhantes por dezenas de milhares a milhões de anos. A coloração das penas das aves também mudou pouco, tornando sua plumagem quase indistinguível uma da outra, embora algumas sejam espécies separadas, mas intimamente relacionadas.

“Se você isola os humanos, seus dialetos mudam com frequência; você pode dizer depois de um tempo de onde alguém vem. E a música foi interpretada da mesma maneira”, disse o autor sênior Rauri Bowie, professor de biologia integrativa da Universidade da Califórnia em Berkeley e curador em Museu de Zoologia de Vertebrados do campus. “O que nosso artigo mostra é que não é necessariamente o caso das aves. Mesmo em características que deveriam ser muito lábeis, como canto ou plumagem, você pode ter longos períodos de estase.”

Populações das ilhas do céu de pássaros-do-sol-de-colarinho-duplo da África Oriental foram isoladas umas das outras por centenas de milhares, senão um milhão de anos, mas ainda parecem muito semelhantes. Embora quase indistinguíveis em plumagem, algumas dessas linhagens de pássaros alteraram muito suas canções, enquanto outras não – suas canções diferem pouco das canções de populações relacionadas que não encontram há milênios. Crédito: Vídeo de Roxanne Makasdjian e Alan Toth; áudio cortesia de Jay McEntee

Poucas mudanças geológicas

Bowie disse que a ideia de que o canto dos pássaros muda rapidamente provavelmente surgiu de estudos de pássaros do hemisfério norte, que encontraram mudanças nas condições ambientais repetidamente, com geleiras indo e vindo nas últimas dezenas de milhares de anos. Ambientes em mudança causam mudanças na plumagem, canto dos pássaros, comportamento de acasalamento e muito mais.

Mas os ambientes no topo das montanhas nos trópicos, particularmente na África Oriental – do Monte Quênia ao Monte Kilimanjaro, no sul da Tanzânia, passando pelo Malaui e Moçambique – viram poucas mudanças geológicas no mesmo período. Assim, os pássaros que os pesquisadores estudaram – linhagens dos pássaros-do-sol-de-colarinho-duplo oriental do gênero Cinnyris – não tiveram ímpeto para alterar sua plumagem colorida ou suas canções muitas vezes intrincadas.

“Para sinais sociais como música ou cores brilhantes de plumagem, para dar outro exemplo em pássaros, os biólogos evolucionários se concentraram muito em como os sinais parecem ser capazes de evoluir rapidamente e em direções bastante aleatórias”, disse o primeiro autor Jay McEntee, professor assistente de biologia na Universidade Estadual do Missouri. ”O resultado do nosso trabalho – que pode haver longos períodos sem muita mudança para a música aprendida – sugere que devemos perguntar quais forças podem restringir esses sinais sociais ao longo do tempo, além de perguntar quais forças causam mudanças.”

Barreiras ao acasalamento

Segundo Bowie, os biólogos reconhecem dois tipos de barreiras ao acasalamento que tendem a gerar novas espécies de animais. As barreiras pré-acasalamento são sinais que impedem um indivíduo de acasalar com outro. Nos pássaros, isso pode ser porque ele não canta a música certa ou não parece o mesmo que o outro pássaro, mas se os dois acasalassem, eles poderiam produzir descendentes. As barreiras pós-acasalamento são incompatibilidades reprodutivas mecanicistas reais, de modo que não produzem descendentes, mesmo que acasalem.

“A música é considerada uma das barreiras de isolamento pré-acasalamento mais importantes, uma das principais maneiras pelas quais os pássaros se diferenciam”, disse ele. ”Que uma característica aprendida possa permanecer estática por centenas a milhares de anos é simplesmente notável, uma descoberta que reflete o quanto o estudo de campo de sistemas tropicais tem a oferecer à comunidade científica e ao observador curioso.”

McEntee, Bowie e seus colegas na África, Europa e Estados Unidos publicaram suas descobertas em novembro passado na revista Proceedings of the Royal Society B.

Pássaros-do-sol da ilha do céu

Os pássaros-do-sol são os mais diversos e estão entre os grupos de aves mais coloridos da África e da Ásia, preenchendo um nicho – bebendo néctar – ocupado por beija-flores nas Américas, embora não tenham relação com os beija-flores. Muitos têm bicos curvos que lhes permitem mergulhar profundamente em flores recurvadas. Bowie as chama de “pequenas joias que aparecem diante de você”.

Entre essas aves de grande porte estão as espécies que se isolaram no topo das altas montanhas, daí o termo “pássaros-do-sol da ilha do céu”. Bowie, um nativo da África do Sul, há muito tempo está intrigado com essas aves. Em sua tese de doutorado, ele mostrou que o que as pessoas pensavam ser duas espécies de pássaros-do-sol-de-colarinho-duplo-oriental distribuídos em vários cumes de montanhas na África Oriental eram na verdade pelo menos cinco espécies e talvez seis. Embora pareçam muito semelhantes, são profundamente divergentes geneticamente, sugerindo um longo período de isolamento em diferentes cumes de montanhas, onde agora são reconhecidos como espécies diferentes.

Ele começou a se perguntar, no entanto, se suas canções permaneceram tão inalteradas quanto sua plumagem. McEntee buscou essa questão como estudante de doutorado com Bowie, visitando 15 – quase todas – ilhas do céu na África Oriental entre 2007 e 2011 e gravando canções de 123 pássaros individuais de seis linhagens diferentes de pássaros-do-sol-de-colarinho-duplo-oriental. As populações das ilhas do céu dessas aves solares são ideais para explorar a evolução do canto, já que as populações isoladas permitiram a comparação dentro de espécies individuais, entre duas espécies intimamente relacionadas e entre todas as cinco espécies, disse ele.

Semelhanças surpreendentes

Os pesquisadores desenvolveram uma técnica estatística para distinguir entre mudanças graduais e rajadas de mudanças rápidas em uma característica como o canto dos pássaros e descobriram que as diferenças de canto não pareciam correlacionadas com o tempo de separação das populações individuais, conforme estimado a partir de diferenças genéticas em seu DNA. Duas populações de espécies separadas há muito tempo tinham cantos quase idênticos, enquanto duas outras espécies de aparência semelhante que haviam sido separadas por menos tempo tinham cantos amplamente divergentes.

“O que mais me surpreendeu ao realizar esta pesquisa foi o quão semelhantes eram essas canções aprendidas de populações isoladas, dentro das espécies, e quão óbvias eram as diferenças de canções onde elas ocorrem”, disse McEntee. ”A primeira vez que (o coautor da Tanzânia) Maneno Mbilinyi e eu estávamos fazendo uma gravação de som de Cinnyris fuelleborni, o que chamamos de pássaro-do-sol de Fuelleborn, pensamos que deveria haver um pássaro diferente por perto que estava cantando simultaneamente, porque a música que estávamos ouvindo não fazia sentido para nós. Estávamos olhando diretamente para o pássaro cantante, observando-o mover o bico, e não podíamos acreditar o quão diferente o canto era do pássaro-do-sol de Moreau, Cinnyris moreaui, de aparência realmente semelhante, que tínhamos acabado de gravar em uma parte diferente dos Montes Udzungwa.”

Evolução em pulsos

Por outro lado, as canções de Cinnyris fuelleborni das populações de Ikokoto, na Tanzânia, e Namuli, em Moçambique, são quase idênticas, apesar de estarem separadas por centenas de quilômetros e centenas de milhares de anos.

Com base nesse estudo, os biólogos argumentam que características como canto aprendido e plumagem não derivam inevitavelmente em populações isoladas, mas evoluem em pulsos, pontuados por longos períodos, talvez centenas de milhares de anos, de pouca mudança.

“Estamos mostrando, usando uma configuração muito boa, onde podemos observar a evolução da música usando populações naturalmente isoladas, que você não vê essa mudança gradual através da deriva cultural ou genética”, disse Bowie. ”Você vê essas explosões agudas de mudança em uma característica como o canto de um pássaro e muitas e muitas evidências de estase, mesmo quando essa característica deveria ser muito plástica. Para mim, esse foi um resultado realmente fascinante.”

Os pesquisadores continuam suas pesquisas na África Oriental para determinar o que leva alguns pássaros a alterar suas canções, mas não outros.

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Dois compostos de cannabis podem ajudar a prevenir a covid-19, segundo estudo de laboratório publicado no Journal of Nature Products. Realizado por pesquisadores de duas universidades americanas do Oregon, ele concluiu que o ácido canabigerólico (CBGA) e o ácido canabidiólico (CBDA) podem impedir que o coronavírus penetre em células humanas.

Os dois ácidos são comumente encontrados em variedades de cânhamo. Por meio de uma técnica inovadora de triagem química, executada por pesquisadores da Universidade do Oregon (OSU), descobriu-se que se ligam à proteína spike do coronavírus e, dessa forma, bloqueiam uma substância que o patógeno usa para infectar.

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Os cientistas já realizaram testes laboratoriais com as variantes alfa e beta do novo coronavírus, mas ainda não executaram estudos em humanos.

“Histórico de uso seguro em humanos”

“Esses ácidos canabinoides são abundantes no cânhamo e em muitos extratos dele”, explica o principal autor do estudo Richard van Breemen, pesquisador do Centro Global de Inovação em Cânhamo da OSU.

“Não são substâncias controladas como o THC, o ingrediente psicoativo da maconha, e têm um bom perfil de segurança em humanos. E nossa pesquisa mostrou que os compostos de cânhamo foram igualmente eficazes contra variantes do SARS-Cov-2, incluindo a alfa, que foi detectada inicialmente no Reino Unido, e a beta, detectada pela primeira vez na África do Sul.”

O cânhamo, cientificamente conhecido com Cannabis sativa, é usado em todos os tipos de produtos, incluindo alimentos, cosmético, loções corporais e suplementos alimentares. “Esses compostos, que podem ser tomados por via oral, têm um longo histórico de uso seguro em humanos”, afirma Van Breemen. “Eles têm o potencial de prevenir e tratar a infecção por SARS-Cov-2.”

O SARS-Cov-2 é caracterizado por saliências em forma de coroa em sua superfície externa e possui fitas de RNA que codificam suas quatro principais proteínas estruturais (spike, envelope, membrana e nucelocapsídeo), além de 16 proteínas não estruturais e várias acessórias.

Segundo Van Breemen, cada parte do ciclo de infecção e replicação é um alvo potencial para medidas antivirais. E um passo especialmente crítico na prevenção de infecções é interferir na ligação do receptor da proteína spike com o receptor da superfície da célula humana ACE2. Justamente a proteína spike é o alvo das principais vacinas anticovid disponíveis, assim como de terapias com anticorpos monoclonais.

Prevenir e encurtar a duração da infecção

Os autores da pesquisa acreditam que, embora ela ainda esteja numa fase inicial, os ácidos canabinoides podem ser usados em medicamentos para prevenir, tratar ou até encurtar uma infecção pelo coronavírus.

Os componentes bloqueariam a infecção ao se conectarem às proteínas spike e, assim, impedi-las de se ligarem à enzima ACE2, abundante na membrana externa das células endoteliais dos pulmões e de outros órgãos. Van Breemen enfatiza que o uso do compostos que bloqueiam a interação entre vírus e o receptor já se mostraram úteis em pacientes de outras infecções virais, como HIV-1 e hepatite.

O especialista acrescenta que variantes resistentes ainda podem surgir em meio ao uso generalizado de canabinoides, mas que a combinação de vacinação e tratamento com CBDA e CBGA deve criar um ambiente muito inóspito para o Sars-Cov-2.

pv (DW,ots)

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