quarta-feira, 13 de dezembro de 2017

O que o mais avançado telescópio espacial e os olhos de um molusco têm em comum?

O telescópio espacial James Webb é a nova obra prima da NASA e tem o papel de substituir o Hubble. O Webb é 100 vezes mais sensível que seu antecessor e isso está diretamente ligado ao tamanho de seu espelho principal, com cerca de 6,5 m contra apenas 2,4 m do Hubble. Mas como levar um espelho de 6,5 m para o espaço? Isso é possível porque o espelho do Webb é formado por 18
placas reflexivas de berílio com formato hexagonal. Assim, o espelho pode ser "dobrado" para o lançamento e aberto quando já estivar no espaço. Seu lançamento está previsto para o segundo trimestre de 2019.

As vieiras (de nome científico Pecten maximus) são moluscos marinhos da família Pectinidae. São algumas vezes chamadas de as primas ricas das ostras, sendo utilizadas na culinária fina. Mas o que quase ninguém sabe é que esses moluscos escondem um verdadeiro espetáculo de tecnologia quando o assunto é a visão.

Destaque de alguns dos numerosos
olhos de uma vieira.
Uma vieira chega a ter 200 olhos, cada um deles medindo cerca de 1 milímetro de diâmetro. Uma nova pesquisa acaba de revelar como esses olhos são formados, e o resultado é surpreendente. Cada um dos cerca de 200 olhos é constituído por milhões de cristais em forma de placas quadradas perfeitas, organizadas em uma espécie de mosaico. Essas placas formam uma superfície refletora que é curvada de modo que a vieira possa focalizar a luz em diferentes retinas.

Há algum tempo já se sabia que os olhos das vieiras eram incomuns. Em 1960, o biólogo Michael Land mostrou que cada um dos olhos das vieiras usa um espelho para focalizar a luz, enquanto a maioria dos outros tipos de olhos encontrados na natureza utiliza lentes. Land também determinou que esse espelho natural é feito de cristais de guanina, um dos quatro nucleotídeos que formam o DNA. Naquela época, contudo, não havia tecnologia suficiente para visualizar os detalhes desse espelho.
Imagem de uma microscopia das placas de
guanina que formam o espelho de um
dos olhos de uma vieira.

Graças à técnica conhecida como crio-microscopia eletrônica, os pesquisadores puderam desvendar as minúcias dessa maravilhosa estrutura. Os cristais de guanina formam placas quadradas perfeitas, o que impressiona o biólogo Benjamin Palmer, co-autor do trabalho,"Isso é realmente estranho. É a primeira vez vemos um quadrado perfeito!".

A guanina não forma naturalmente cristais que podem ser encaixados. Isso significa que a vieira, de alguma forma, controla o processo de cristalização. Os cristais nos olhos da vieira se ajustam lado a lado exatamente como os azulejos de uma parede e formam uma superfície suave que minimiza a distorção de imagens.

Uma única camada desse mosaico de guanina é transparente. Então, o que ocorre na vieira é um empilhamento de cerca de 20 a 30 camadas que criam uma superfície refletora. Esse intricado conjunto funciona como um telescópio, que usa diversos espelhos menores para criar uma grande superfície curva refletora.

Mas o olho da vieira parece estar pelo menos um passo à frente do telescópio. Isso porque, ao invés de formar uma superfície côncava como um hemisfério perfeito, o espelho da vieira assume uma forma 3D incomum que a permite focalizar a luz em uma de duas retinas, dependendo do ângulo de entrada da luz. Uma retina é ajustada para a luz fraca que vem da visão periférica, enquanto a outra captura melhor movimento e luz forte.

Evidência de planejamento? O que você acha? Talvez um dos muitos engenheiros envolvidos no projeto do telescópio Webb possa opinar...

Referências

B. Palmer et al. The image-forming mirror in the eye of the scallop. Science. Vol. 358, 2017, p. 1172.

ScienceNews, Scallops’ amazing eyes use millions of tiny, square crystals to see, <https://www.sciencenews.org/article/scallops-amazing-eyes-use-millions-tiny-square-crystals-see>

segunda-feira, 11 de dezembro de 2017

Centenas de ovos de pterossauros descobertos em escavação revolucionária

O título deste artigo é o mesmo que foi usado pela National Geographic [1] para noticiar a descoberta de pelo menos 215 ovos de pterossauros extraordinariamente bem preservados. Em alguns desses ovos, podem ser vistos embriões e filhotes que haviam acabado de ser chocados. Além do número de ovos e da qualidade da preservação de detalhes, chama a atenção a descrição das condições que provocaram a fossilização. De acordo com a reportagem da National Geographic:

"Os Hamipterus não apenas se alimentavam nesse paraíso há tanto tempo perdido, eles também se reproduziam ali, provavelmente enterrando ninhadas de ovos na vegetação ou nos litorais. Os ovos fossilizados nos sedimentos do lago se agitaram pela rápida água corrente, um sinal de que tempestades devam ter inundado a área do ninho e sacudido os ovos até um lago maior, onde a lama ensopada os enterrou. Os ovos não escoaram todos de uma vez: eles se dividem em quatro camadas de sedimento distintas, o que sugere que múltiplas enchentes os depositaram ao longo do tempo." [1]

"Conforme as águas se enfureciam no velho lago chinês, muitos dos ovos de pterossauros racharam, deixando entrar sedimentos que no final das contas preservaram suas formas retangulares. Em pelo menos 16 desses ovos, os sedimentos também embalaram os delicados esqueletos de embriões de pterossauros em desenvolvimento, inclusive um osso que a equipe pensa que pertencera a um animal previamente chocado." [1]

Em outras palavras, o cenário envolve, como é comum em fossilização, inundações catastróficas e sedimentos. Neste caso em particular, fala-se de múltiplas enchentes "ao longo do tempo" por causa das quatro camadas nas quais os ovos estão divididos. Podemos interpretar essa divisão em camadas de duas formas. A primeira, apela aos experimentos de Berthault [2], segundo os quais um padrão de extratos (como o observado nas camadas sedimentares) pode se formar rapidamente, com todas as camadas (do fundo ao topo) sendo depositadas simultaneamente. Neste caso, a linha do tempo estaria na direção horizontal, não vertical.

Uma outra possibilidade vem das marés altas e baixas que devem ter ocorrido durante o dilúvio, como explica John Morris [3]

"As águas continuaram subindo e descendo e subindo novamente até que todas as montanhas pré-diluvianas estivessem cobertas. Elas mantiveram um nível de oceano anormalmente elevado, mas flutuante, através do dilúvio, na medida em que interações complexas entre as forças tectônicas e hidrodinâmicas testemunhavam as águas vindo e indo em ondas." 

Ambas as possibilidades dão conta de ovos distribuídos em diferentes camadas sedimentares.

Em resumo, a história que os fósseis (não apenas neste caso) nos contam sobre o passado é de um cenário catastrófico e envolvendo grandes quantidades de água e sedimento, mortandade em massa, soterramentos repentinos e eventos geológicos de dimensões e violência tal qual não se veem nos dias de hoje. Seria o dilúvio de Genesis uma hipótese viável para explicar isso tudo? Acredito que sim.

Referências:

1-National Geographic, "Centenas de ovos de pterossauros descobertos em escavação revolucionária", <http://www.nationalgeographicbrasil.com/video/tv/veja-diplopodes-juntando-forcas-para-sobreviver>

2-G. Berthault, "Analysis of Main Principle of Stratigraphy on the Basis of Experimental Data", Lithology and Mineral Resources, vol. 3, 2002, p. 442-446.

3-John D. Morris, "The Global Flood: Unlocking Earth's Geologic History", Edição para Kindle (Posição de leitura 911 de 4617).

segunda-feira, 4 de dezembro de 2017

Amendoins e nozes contra doenças cardíacas

As recomendações para o consumo de mais alimentos de origem vegetal e menos de origem animal têm aumentado a cada novo estudo. Desta vez, um grupo de pesquisadores analisou a ligação entre consumo de nozes e amendoins e doenças cardíacas.

A conclusão foi que o consumo de nozes pelo menos uma vez por semana diminui o risco de doenças cardiovasculares em geral em 19 % e de doenças coronárias em 21 %. Para quem acha que as nozes são um artigo de alimentação caro, a boa notícia é que o bom e velho amendoim também tem seus benefícios. Comer amendoim pelo menos duas vezes por semana diminui o risco de doenças cardiovasculares em geral em 13 % e o de doenças coronárias em 15 %. Mas é preciso ter cuidado com os excessos. A porção considerada pelos pesquisadores era de cerca de 28 g.


Fontes

Marta Guasch-Ferré, Xiaoran Liu, Vasanti S. Malik, Qi Sun, Walter C. Willett, JoAnn E. Manson, Kathryn M. Rexrode, Yanping Li, Frank B. Hu, Shilpa N. Bhupathiraju. Nut Consumption and Risk of Cardiovascular Disease. Journal of the American College of Cardiology, 2017; 70 (20): 2519 DOI: 10.1016/j.jacc.2017.09.035

American College of Cardiology. "Eating regular variety of nuts associated with lower risk of heart disease." ScienceDaily. ScienceDaily, 13 November 2017. <www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171113195131.htm>.

quinta-feira, 16 de novembro de 2017

Asa de borboleta inspira célula fotovoltaica

A luz solar refletida em células solares representa um desperdício de energia. As asas da borboleta Pachliopta aristolachiae são formadas por nanoestruturas que ajudam a absorver a luz em um amplo espectro, muito melhor do em superfícies lisas. Pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) conseguiram transferir essas nanoestruturas para células solares, e com isso aumentaram a absorção de luz em até 200%.

A borboleta estudada possui uma cor negra profunda, o que significa que ela absorve perfeitamente a luz do sol e consegue gerenciar essa energia de forma otimizada. Os pesquisadores estudaram os detalhes microscópicos da constituição das asas dessas borboletas por uma técnica chamada de microscopia eletrônica de varredura. Após isso, eles realizaram simulações computacionais para testar as melhores configurações possíveis das estruturas que observaram nas asas das borboletas. O que descobriram é que a melhor configuração era justamente a que haviam observado nas borboletas, garantindo taxas de absorção de radiação mais estáveis sobre todo o espectro e em ângulos de incidência variáveis.

Como já comentamos aqui (e aqui, e aqui também), são comuns as tentativas de se tentar reproduzir as maravilhas tecnológicas encontradas na natureza. Somente com os avanços tecnológicos e científicos das últimas décadas é que foi possível amadurecer a ideia de nanotecnologia, que já faz parte da asa de borboletas há milhares de anos. Uma única evidência nesse sentido talvez não seja suficiente para fazermos afirmações sólidas. Mas quando numerosos exemplos de tecnologia microscópica começam a explodir diante de nossos olhos, faz muito sentido revermos as propostas correntes para sua origem. Todo o aparato tecnológico do qual dispomos foi construído ao longo de séculos, com inúmeros pesquisadores envolvidos, mentes entre as mais brilhantes que o mundo já conheceu. Isso exigiu muito planejamento, muitas tentativas, muitos testes, muita teoria de base etc. Parece-me contraditório olhar para nossas conquistas tecnológicas, que resultaram da ação de inúmeras mentes inteligentes, e compará-las com as maravilhas tecnológicas da natureza - que são muito superiores às nossas - concluindo, por fim, que estas últimas foram formadas sem qualquer intervenção inteligente.

Rodrigo M. Pontes


Referências:

Radwanul H. Siddique, Yidenekachew J. Donie, Guillaume Gomard, Sisir Yalamanchili, Tsvetelina Merdzhanova, Uli Lemmer, Hendrik Hölscher. Bioinspired phase-separated disordered nanostructures for thin photovoltaic absorbers. Science Advances, 2017; 3 (10): e1700232 DOI: 10.1126/sciadv.1700232

Karlsruhe Institute of Technology. "Butterfly wing inspires photovoltaics: Light absorption can be enhanced by up to 200 percent." ScienceDaily. ScienceDaily, 14 November 2017. <www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171114091952.htm>.

quarta-feira, 15 de novembro de 2017

Exercícios físicos aumentam o tamanho do cérebro, aponta novo estudo

A saúde do cérebro decai com o envelhecimento, com um encolhimento médio em seu tamanho de aproximadamente 5% por década após os 40 anos. Estudos com ratos têm consistentemente mostrado que o exercício aumenta o tamanho do hipocampo (região relacionada à memória), mas até agora o efeito não era bem documentado para os humanos.

Pesquisadores australianos e britânicos examinaram os efeitos do exercício aeróbico sobre a saúde cerebral, incluindo ciclismo, caminhada e corrida em esteira. Os voluntários foram monitorados por períodos que variaram entre 3 a 24 meses, fazendo de 2 a 5 sessões por semana.

Os resultados publicados na revista especializada Neuroimage mostraram que, embora o exercício não tivesse efeito no volume total do hipocampo dos humanos, ele era responsável por um aumento significativo da região esquerda.

"Quando você se exercita, você produz uma substância química denominada de fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), que ajuda a prevenir declínios relacionados à idade pela redução da deterioração do cérebro", declarou Joseph Fith, o líder do trabalho.

"Nossos dados mostraram que, ao invés de aumentar o tamanho do hipocampo per se, os principais 'benefícios cerebrais' são devidos ao fato de que exercícios aeróbicos desaceleram a deterioração do tamanho do cérebro. Em outras palavras, o exercício pode ser visto como um programa de manutenção para o cérebro", completa Fith.

Ainda de acordo com Fith, o estudo pode ter implicações para a prevenção de desordens neurodegenerativas relacionadas ao envelhecimento, como Alzheimer e demência, embora mais estudos sejam necessários para se tirar conclusões seguras.

O exercício físico é um dos poucos métodos demonstravelmente eficazes para a manutenção do tamanho do cérebro e de seu funcionamento na medida em que envelhecemos.


Adaptado de:

NICM, Western Sydney University. "Exercise increases brain size, new research finds." ScienceDaily. ScienceDaily, 13 November 2017. <www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171113195024.htm>


Referência:

Joseph Firth, Brendon Stubbs, Davy Vancampfort, Felipe Schuch, Jim Lagopoulos, Simon Rosenbaum, Philip B. Ward. Effect of aerobic exercise on hippocampal volume in humans: A systematic review and meta-analysis. NeuroImage, 2018; 166: 230 DOI: 10.1016/j.neuroimage.2017.11.007

sábado, 11 de novembro de 2017

Restrição calórica pode reverter diabetes

Um a cada três norte-americanos desenvolverá diabetes tipo 2 até 2050, de acordo com projeções recentes do Centro para Prevenção e Controle de Doenças. Há relatos indicando que a doença fica em remissão em pacientes que passam pela cirurgia bariátrica, que reduz significativamente a ingestão de calorias antes que se observe uma perda de peso clinicamente significativa. Isso motivou uma equipe de pesquisadores a tentar entender o mecanismo pelo qual a restrição calórica reverte rapidamente o diabetes tipo 2.

No estudo, ratos portadores de diabetes tipo 2 foram submetidos a uma dieta com grande restrição calórica, consistindo de cerca de um quarto do que conteria uma dieta normal. Usando uma técnica de rastreamento baseada em isótopos, os pesquisadores puderam acompanhar os processos que contribuiam para aumentar a produção de glicose pelo fígado. Também foi possível estudar a resistência à insulina. Ambos os processos - o aumento de produção de glicose e a resistência à insulina - contribuem para a elevação da concentração de açúcar no sangue em diabéticos.

Os pesquisadores apontaram três mecanismos principais como os responsáveis pela dramática diminuição da concentração de glicose no sangue dos animais diabéticos, sendo eles: 1) diminuição da conversão de lactato e aminoácidos em glicose; 2) decréscimo da taxa de conversão de glicogênio para acúcar no fígado; e 3) decréscimo do conteúdo de gordura, o que por sua vez melhora a resposta do fígado à insulina. Esses efeitos positivos da restrição calórica foram observados em apenas três dias.

O próximo passo é estender esse tipo de estudo a humanos, algo que a equipe de pesquisadores já começou a fazer.

Referências

Rachel J. Perry, Liang Peng, Gary W. Cline, Yongliang Wang, Aviva Rabin-Court, Joongyu D. Song, Dongyan Zhang, Xian-Man Zhang, Yuichi Nozaki, Sylvie Dufour, Kitt Falk Petersen, Gerald I. Shulman. Mechanisms by which a Very-low Calorie Diet Reverses hyperglycemia in a Rat Model of Type 2 Diabetes. Cell Metabolism, Novembro de 2017.

Yale University. "Study reveals how a very low calorie diet can reverse type 2 diabetes." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 November 2017

sexta-feira, 20 de outubro de 2017

Lipídios preservados em fóssil de "48 milhões de anos"

Fóssil de um pássaro com idade
estimada em 48 milhões de anos.
O destaque mostra a glândula
uropigial.
Crédito: Sven Traenkner/Senckenberg
Os pássaros gastam um bom tempo alisando sua plumagem com o bico. Durante esse processo, a glândula uropigial, localizada próximo à região da cauda, desempenha um papel importante. Essa glândula produz uma secreção oleosa que os pássaros espalham sobre sua plumagem para impermeabilizá-la.

Pesquisadores identificaram resíduos desse tipo de material óleoso em um fóssil datado em 48 milhões de anos. "A descoberta é um dos exemplos mais surpreendentes de preservação de partes moles em animais. É extremamente raro que alguma coisa assim seja preservada por um período de tempo tão longo", disse Gerald Mayr, um dos autores do trabalho.

"Como mostram nossas análises químicas detalhadas, os lipídios mantiveram sua composição química original, ao menos em parte, ao longo de 48 milhões de anos. Os compostos com cadeias hidrocarbônicas longas dos restos fóssilizados da glândula uropigial podem ser claramente diferenciados do xisto betuminoso ao redor do fóssil, " explica Mayr.

É interessante notar como a preservação de compostos orgânicos em fósseis de supostos milhões de anos tem surpreendido um bom número de pesquisadores (veja aqui, aqui e aqui). Quanto mais se escava, mais exemplos desse tipo aparecem. Há duas alternativas aqui. A primeira é que esse material realmente foi preservado ao longo de 48 milhões de anos (se você acha isso fácil, dê uma olhada nos prazos de validade de alguns produtos de mercado). A segunda é que o material não possui 48 milhões de anos. Me pergunto por que essa última possibilidade não seja sequer cogitada.

Rodrigo M. Pontes

Referências:

1. Shane O'Reilly, Roger Summons, Gerald Mayr, Jakob Vinther. Preservation of uropygial gland lipids in a 48-million-year-old bird. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2017; 284 (1865): 20171050 DOI: 10.1098/rspb.2017.1050.

2. ANCIENT PREEN OIL: RESEARCHERS DISCOVER 48-MILLION-YEAR-OLD LIPIDS IN A FOSSIL BIRD.