A BIOQUÍMICA EM 4D

HIV in Blood Serum © David S. Goodsell 1999 

O número de células fotossensíveis (cones e bastonetes) que existem na retina do olho humano, cerca de 125 milhões, representa algo como 75 % do conjunto de todas as células que, em diferentes tecidos, estão envolvidas em processos sensoriais! Isto é uma evidência da importância que a percepção visual teve para a sobrevivência e evolução das espécies que nos deram origem e nos antecederam ao longo de milhões de translações terráqueas.

Eco funcional deste investimento na percepção visual do que nos rodeia, é o podermos antever, á distância, uma situação de perigo, um trilho na floresta densa, um fruto maduro cujo valor nutritivo compensa o esforço de nos deslocarmos para o ir comer. Não me admiraria se esta capacidade em antever pudesse ter sido força motriz ou antecâmara do pensamento ou, mais seguramente, na estruturação neuronal de um movimento.

Maior do que a sensação táctil da união das extremidades dos dedos polegar e indicador deve ter sido a sensação visual e antevisão da vantagem da oponibilidade, da precisão dos movimentos finos.

O método científico tem nele intrínseco, como parte integrante, a observação (visual) da natureza, dos resultados experimentais. De facto, quer na famosa experiencia da queda dos graves de Galileu em 1589 (na qual os observadores viram que os dois corpos com massas diferentes, largados ao mesmo tempo e da mesma altura, chegaram ao solo ao mesmo tempo), quer na descoberta das bactérias através do microscópio óptico por Antoine van Leeuwenhoek (em 1668), a visualização foi determinante para a verificação de uma hipótese, para a descoberta da ainda hoje unidade fundamental da biologia, a célula.

De facto, o desenvolvimento de tecnologia de visualização detalhada mudou a nossa percepção sobre como a natureza está estruturada e permitiu-nos entender inúmeros processos biológicos. Ao longo do século passado, a aplicação do conhecimento da dualidade partícula onda e de como a radiação electromagnética interage com a matéria permitiu o desenvolvimento de diversas técnicas de imagiologia, como sejam a radiologia convencional, a ecografia, a tomografia axial computorizada (TAC), a ressonância magnética (RM), etc.,  auxiliares incontornáveis ao diagnóstico médico. 

Mas esse conhecimento permitiu descobrir a arquitectura intracelular (microscópio electrónico, microscopia de fluorescência, microscopia de força atómica, etc.), a organização de miríades de interacções biomoleculares e estabelecer que a estrutura tridimensional das biomoléculas (cristalografia por difracção de raios X, Ressonância Magnética Nuclear, etc.) condiciona e determina a sua função, directriz estruturante do pensamento bioquímico. Na realidade, a Bioquímica estuda a interacção e a dinâmica entre moléculas numa perspectiva tridimensional e ao longo do tempo. Ou seja, é 4D tal como a vida!

Recordemos os trabalhos de Linus Pauling, Watson, Crick e Rosalin Franklin e tantos outros que, a partir dos estudos da interacção da radiação com cristais de proteínas e ácidos nucleicos, não só determinaram as respectivas estruturas tridimensionais (estrutura em hélice alfa das proteínas, estrutura em dupla hélice do ADN) assim como estabeleceram os mecanismos das suas funções biológicas. Mostraram que sem o conhecimento detalhado da estrutura é muito improvável que consigamos entender os processos bioquímicos e a dinâmica intrínseca à vida.

Os avanços na electrónica, ocorridos principalmente desde o último quartel do século XX, permitiram o desenvolvimento de tecnologias de visualização estrutural mais precisas, com menos ruído de fundo, logo mais detalhadas e sobreponíveis a uma realidade com dimensões nanometricas. Assistimos ao aparecimento e divulgação de equipamentos de imagem que fornecem informação tridimensional de amostras biológicas. Algumas, como a microscopia electrónica de varrimento (SEM), a de força atómica (AFM), a de efeito de túnel (STM) ou a microscopia de fluorescência confocal, permitem inclusive a obtenção de sequências cronológicas de imagens sub-microscópicas, permitindo a reconstrução, a posteriori, de fenómenos à escala bioquímica.

Paralelamente, os avanços nas aplicações tecnológicas das propriedades dos semicondutores, com o concomitante incremento na habilidade em miniaturizar, tem feito imergir exponencialmente uma capacidade e velocidade de cálculo impressionante nos processadores integrados nas máquinas conhecidas por computadores. Isto permitiu o desenvolvimento e rápida disseminação de excelentes softwares de tratamento de imagem, de modelação 3D, de simulação de interacções moleculares.

Esta convergência no desenvolvimento científico e tecnológico pluridisciplinar fez explodir miríades de representações visuais de um há muito anunciado mundo novo.

Passaram a ser familiares e comuns as imagens tridimensionais de proteínas no Protein Data Bank, assim como os desenhos perspectivados na aguarela de David Goodsell nas moléculas do mês. Pura arte molecular! Não menos relevante é o seu trabalho, actualizado na última edição do seu livro “Machinery of Life” (2009), em que utiliza a sua arte pictórica e o seu conhecimento bioquímico para nos apresentar instantes de um mundo biomolecular sempre em hora de ponta!

Por outro lado, a simulação molecular com parâmetros e ajustes que cada vez se aproximam mais das condições naturais, não só tem galvanizado o conhecimento, por exemplo, das interacções proteína-ligando (“docking”), como tem permitido o rápido desenvolvimento de novos fármacos o que torna viável a aproximação “from bench to bed side” apanágio da medicina e investigação translacional, ruptura epistemológica do século XXI. Ainda desta perspectiva, a simulação molecular permite validar modelos 3D da realidade nanoscópica e, assim, permitir a produção de filmes totalmente 3D e em estereoscopia que se transformam em potenciais e revolucionários instrumentos para o ensino das ciências da saúde e da vida.

Até porque é preciso uma grande capacidade de abstracção e visualização espacial para conseguir aprender estruturas e relações que só funcionam devido à sua evolução tridimensional, no espaço e no tempo, em suportes bidimensionais em que a evolução temporal exige o virar de uma página.

Ainda não sabemos medir ou prever o impacto que a visualização 3D animada e estereoscópica (4D) dos processos bioquímicos causará sobre a nossa capacidade em apreender mais intuitivamente. Mas sabemos que já é uma realidade e que está para ficar e se desenvolver na aurora deste século novo.

António Piedade

Crítica a “Ser Espiritual” de Luís Portela

A Editora Gradiva publicou em Junho de 2013 o livro “Ser Espiritual – da evidência à ciência” do médico Luís Portela.

Como sugere e pede Luís Portela ao leitor na sua introdução ao livro, a minha leitura foi iniciada sem preconceitos e com a maior e possível imparcialidade, com a maior abertura de espírito para descobrir conhecimento novo, mantendo, contudo e como faço habitualmente, um espírito crítico contextualizado na minha cultura e formação científica.

Partilho com o eventual leitor que a leitura progrediu sobressaltada por contradições entre capítulos, pelo espanto de encontrar uma mistura de temas que poderiam pertencer a livros de áreas distintas: história da ciência; espiritismo; guia espiritual e moral, entre outros.

Na minha humilde opinião, esta mistura de assuntos sem real relação causal entre si tornam a leitura deste livro confusa, e potencialmente causadora de mal-entendidos, para além de abrir as portas às pseudociências.

Felizmente existe em Portugal e na mesma editora Gradiva uma excelente e prestigiada colecção de boa divulgação científica dirigida ao público em geral, a “Ciência Aberta”, que nos seus mais de 200 títulos inclui dezenas de livros que desmascaram de forma convincente as falsas ciências ou pseudociências que são virais ao longo da história da humanidade e que Luís Portela acredita e divulga neste seu livro.

Coisa interessante é que Luís Portela consegue escrever um livro que aparenta ser a favor do conhecimento científico e da importância que a ciência tem no desenvolvimento de uma humanidade mais livre. O problema é que o leitor menos atento pode iludir-se com a tentativa de Luís Portela em afirmar que algumas teorias, utopias e imaginações são passíveis de serem verificadas e validadas através do método científico. Mas ao mesmo tempo Luís Portela afirma que “embora não demonstradas científicamente, estas conjecturas [vidas passadas e futuras, por exemplo] fazem sentido”. O problema é que o “sentido” e as realidades mentais em que Luís Portela é livre de acreditar não são passíveis de serem verificadas, ou sequer experimentadas, pela ciência moderna. A ciência moderna tem como objecto de estudo o que é e não o que nós queremos, acreditamos ou desejamos que deva ser!

Apesar da abertura de espírito que o autor requere para uma mais proveitosa leitura deste livro, é no mínimo espantoso o facto de o médico e psicofisiologista de formação se esquecer de mencionar factos científicos que a biologia e as neurociências modernas têm disponibilizado a todos para explicar um sem número de ilusões neuronais e fisiológicas. Fenómenos que durante séculos foram domínio do desconhecido recheado de medos, das crenças baseadas em explicações erradas do funcionamento do corpo humano e das leis da natureza.

Este é o segundo livro de Luís Portela. Conhecido pela empresa familiar que dirigiu, presidiu e de que hoje é chairman, Bial, a principal indústria farmacêutica portuguesa, Luís Portela publicou o seu primeiro livro “O Prazer de Ser”, pela Edições ASA, em Março de 2008. Este primeiro livro reúne diversos textos em que o autor expressa a sua experiência humana.

Enquanto presidente da companhia farmacêutica Bial, saliente-se o desenvolvimento e produção do que foi considerado o primeiro medicamento português: o Zebinix. Sendo um fármaco dirigido ao tratamento de doentes com distintas epilepsias, foi aprovado pela FDA norte-americana para ser comercializado neste país. Hoje em dia está comercializado em muitos outros países, constituindo um sucesso incontornável na história da indústria farmacêutica e das ciências da saúde portuguesas. Refira-se que o desenvolvimento deste fármaco envolveu dezenas de investigadores de várias universidades e de várias especialidades científicas durante mais de uma década. Luís Portela teve assim oportunidade de dirigir e viver a produção de conhecimento científico de excelência, publicado em revistas científicas da especialidade com revisão pelos pares, com resultados científicos reprodutíveis, validados e aceites pela comunidade científica internacional relacionada com a interdisciplinaridade que envolve as doenças epilépticas (o plural indica a variabilidade da perturbação neuronal).

Esta referência ao conhecimento e proximidade de excelência de Luís Portela com o método experimental científico moderno e com aquilo que ele implica de liberdade, probidade e honestidade intelectual, à universalidade da verificação da realidade factual, permite compreender a tentação do autor do livro “Ser Espiritual” em querer validar cientificamente uma realidade em que ele acredita. Luís Portela conhece bem o que é e como se faz ciência de excelência. Mas para as crenças, legítimas de autor, ainda não há qualquer consenso de que possam sequer ser alvo de experimentação pelo método científico, como já se disse. Estou a referir-me concretamente aos casos da reincarnação, da telepatia, da psicocinese, da vida para além da morte entre outros aspectos de uma realidade muito espírita que Luís Portela defende, legítima e livremente, existir. Acredita que existe e quer que essa existência seja demonstrada e verificada cientificamente. O problema, e tal como o próprio autor refere, contradizendo-se, é que todas as tentativas para as provar experimentalmente não produziram resultados reprodutíveis e credíveis.

De facto deve ser difícil provar cientificamente que uma galinha dobre objectos com a força do seu pensamento, como refere Luís Portela na página 89! O que é isto senão a mais ingénua pseudociência. Ou então a possibilidade de gravar vozes e imagens de pessoas que já morreram! Gravações que, por aquilo que afirma Luís Portela, são muito famosas e credíveis, feitas através de uma “transcomunicação instrumental” entre realidades distintas! Isto está mais próximo do melhor ilusionismo espírita do que da má ciência.

Neste livro Luís Portela indica e cita vários estudos efectuados em diversas universidades internacionais sobre estes assuntos e refere o envolvimento de investigadores que tentaram estudá-los cientificamente. Contudo os resultados divulgados não são reprodutíveis, como o próprio Luís Portela afirma e conclui em alguns capítulos.

O autor parte mais de uma vez do conhecimento e da história da ciência para dela tentar contextualizar e fundamentar as realidades em que acredita. É o caso da teoria física das “supercordas” (página 23 e seguintes) à qual o autor recorre para tentar sincronizar as vibrações das cordas, partículas lineares fundamentais e constituintes de todo o Universo, com as “vibrações do pensamento humano” emanado e em sintonia com uma Harmonia Universal. O que Luís Portela não diz é que a Teoria das Cordas ainda não encontrou demonstração experimental científica. É uma teoria física ainda “à espera” de ser confirmada cientificamente.

Outro exemplo de pseudociência no livro “Ser Espiritual” é o da extrapolação descontextualizada de conhecimento científico para explicar vários aspectos espíritas como são os casos da existência da alma e o da “força do pensamento humano”. O autor considera que esta é uma força que tem a mesma validade de qualquer uma das outras quatro forças físicas, como seja a da gravidade. Considerando o pensamento humano como uma força, Luis Portela aplica-lhe a 3ª lei da mecânica Newtoniana, mais comummente conhecida por lei da acção – reacção (que diz que para toda e qualquer acção há sempre uma reacção oposta e de igual intensidade), e uma certa “lei da causa e do efeito” (página 31), para assim fundamentar a existência da telepatia e da influência que podemos ter uns sobre os outros através da transmissão de pensamentos positivos e negativos. E isto ocorre à velocidade do pensamento, velocidade essa que Luís Portela não diz qual é!

Confrontado com o cepticismo e desinteresse da comunidade científica internacional sobre estes assuntos, o autor repete várias vezes um apelo para que esta considere efectuar mais investigação científica nos domínios da parapsicologia. Isto porque a que foi e tem sido feita não tem obtido resultados reprodutíveis, não são credíveis, e são de difícil validação científica. Uma vez que a ciência moderna e o seu método científico não se adequam aos objectos de estudo da parapsicologia, Luís Portela desafia a comunidade científica a mudar de paradigma, a mudar de metodologia (páginas 46, 49 e 114, por exemplo).

Um facto real é o de que este novo livro de Luís Portela é centralmente sobre espiritismo, dedicando-lhe vários capítulos com seja o intitulado “Corpo anímico”. Isto, apesar de noutros capítulos, diga-se em abono da verdade, serem dele libertos e dedicados a uma exposição, sugestões, indicações do autor, fruto da sua intensa e rica experiência pessoal, sobre a melhor conduta humana, sobre a defesa do ser sobre o ter, sobre a necessidade da aproximação do Homem a uma sensibilidade espiritual que estará actualmente muito deficitária, principalmente no mundo ocidental e desenvolvido, exactamente naquele em que a ciência moderna se desenvolveu.

Este livro não é um livro anticiência. Aliás, reconhecendo a importância da ciência moderna para o desenvolvimento livre e democrático das sociedades humanas, faz, como disse, um apelo a um maior envolvimento da comunidade científica aos assuntos ditos paranormais e mediúnicos, espíritas. Contudo, Luís Portela, com um discurso científico presente em momentos chave do livro, põe ao mesmo nível do conhecimento científico as inverdades divulgadas pelas pseudociências. E é também por isso que este livro pode iludir o leitor menos informado, confundindo-o com relações que nada têm de científicas.

O leitor, assim como o autor, são livres de acreditar nas suas crenças, mas é importante denunciar mais um livro que vem alimentar o rio secular das pseudociências.

António Piedade

Vitamina D3 diminui riscos para muitas doenças

A vitamina D há muito que está associada ao bom funcionamento dos tecidos musculares e esqueléticos e à disponibilidade celular de cálcio. O cálcio é essencial para a contracção muscular assim como é um mensageiro químico intracelular, com papel importante na actividade das mitocôndrias. 

As mitocôndrias, para além de serem as “fábricas” de energia celular, estão envolvidas directamente na saúde celular, como seja na co-regulação do seu ciclo de divisão (precisamente por mitose) assim como em processos de morte programada, ou apoptose. As mitocôndrias estão ainda envolvidas no nível de stress oxidativo a nível celular.

Assim não é de estranhar a ligação dos níveis de vitamina D e um número grande de distúrbios que interferem com o estado de saúde e que podem originar doenças, mais ou menos graves ou mesmo mortais.

Vários dados apresentados em estudos epidemiológicos publicados nos últimos anos têm associado a deficiência (menos de 20 ng/mL no sangue) ou insuficiência (entre 21-29 ng/mL no sangue) nos níveis sanguíneos de vitamina D com um risco acrescido no desenvolvimento de doenças cancerosas, autoimunes, infecciosas, diabetes tipo 2 e cardiovasculares.

Agora, num artigo publicado on line na revista PLOS ONE no dia 20 de Março de 2013, cientistas do Centro Médico da Universidade de Boston, em Massachusetts nos Estados Unidos, apresentam pela primeira vez resultados que indicam que os níveis de vitamina D (especificamente o colecalciferol ou vitamina D₃) têm um impacto directo sobre a expressão de muitos genes (291 genes foram investigados neste estudo) envolvidos em várias vias metabólicas que se sabe estarem associadas com o desenvolvimento de células cancerígenas, com doenças infecciosas e autoimunes, com doenças cardiovasculares. 

Estrutura química do da vitamina D3 ou colecalciferol

Assim este estudo dá um passo em profundidade na ligação entre os níveis presentes de vitamina D3 e os processos moleculares que estão na origem ou que estão envolvidos naquelas doenças.

Funções biológicas dos genes cujos níveis de expressão foram alterados após 2 meses de administração de vitamina D3 - a partir do artigo.

O estudo indica ainda que a manutenção de níveis suficientes de vitamina D3 desempenha um papel importante no robustecimento do sistema imunitário e na diminuição do risco em desenvolver aquelas doenças.

Segundo Michael F. Holick, um dos líderes da investigação, «este estudo identifica marcadores moleculares que ajudam a explicar os benefícios da vitamina D na saúde dos sistemas não esqueléticos», e acrescenta que «enquanto muitos mais estudos são necessários para confrimar as nossas observações, os dados obtidos demonstram que manter os níveis recomendados de vitamina D3 pode ter um efeito marcante sobre a expressão genética nas células do nosso sistema imunitário e pode ajudar a explicar o papel da vitamina D3 na redução do risco para as doenças cardiovasculares, cancro, entre outras».

Recorde-se que esta é a única vitamina que tanto pode ser ingerida através da dieta como sintetizada no organismo após exposição solar. Assim, aproveite o despertar da Primavera e reponha os seus níveis de vitamina D3. Vai ver que se sentirá muito melhor.

António Piedade


Referência ao artigo:
Arash Hossein-nezhad, Avrum Spira, Michael F. Holick.Influence of Vitamin D Status and Vitamin D3 Supplementation on Genome Wide Expression of White Blood Cells: A Randomized Double-Blind Clinical Trial. PLoS ONE, 2013; 8 (3): e58725 (DOI:10.1371/journal.pone.0058725)

Retrato do universo quando muito jovem

O telescópio Planck da Agência Espacial Europeia, lançado em 2009, revela uma imagem do Universo tal como era apenas 380 mil anos depois do Big Bang.

A cartografia mais detalhada de como era o Universo 380 mil anos depois do “Big Bang” foi divulgada esta quinta-feira, dia 21 de Março de 2013. O mapa do Universo agora apresentado baseia-se em dados recolhidos durante 15 meses pelo telescópio espacial Planck.

O telescópio Planck registou, por todo o espaço em seu redor, o registo fóssil dos primeiros fotões (partículas de luz) que surgiram no cosmos, depois de uma viagem de mais de 13 mil milhões de anos até chegarem até nós. Esses fotões chegam-nos em radiação electromagnética com a frequência das micro-ondas e correspondem ao que se designa por radiação cósmica de fundo.

No mapa agora obtido é possível identificar pequeníssimas variações na temperatura de diferentes pontos do Universo quando muito jovem. De acordo com o modelo cosmológico padrão, essas flutuações terão surgido durante um período breve de expansão acelerada do Universo, processo designado por inflação. Esses pontos mais quentes terão dado origem a todas as galáxias, incluindo, naturalmente, a nossa Via Láctea.

Este mapa vai permitir aos astrofísicos fazer uma viagem no tempo até momentos muito próximos da origem do Universo, caracterizado por um fluído quente e denso constituído por protões, eletrões e fotões a uma temperatura de cerca de 2700ºC. Quando os protões e os electrões interagiram para formar átomos de hidrogénio, os fotões puderam “escapar”. É a luz desses primeiros momentos que foi agora melhor cartografada. À medida que o Universo se expandiu, o comprimento de onda dessa luz foi “esticada” até às micro-ondas com uma temperatura de só 2,7 acima do zero absoluto e que hoje remanescem como ricos testemunhos desses “tempos”. 

"Ousámos olhar o Big Bang de muito perto", o que permitiu "uma compreensão da formação do Universo" vinte vezes melhor que antes, felicitou-se o diretor-geral da Agência Espacial Europeia (ESA), Jean-Jacques Dordain, apresentando em Paris os primeiros resultados do trabalho do Planck.

António Piedade

DESCOBERTO MECANISMO CHAVE NA FORMAÇÃO DOS GLÓBULOS VERMELHOS

A cada segundo são produzidos cerca de 2,4 milhões de glóbulos vermelhos numa pessoa saudável. Mais de cem mil milhões todos os dias! Este número pode parecer muito grande mas é a realidade que permite a renovação regular e normal dos cerca de cinco milhões de glóbulos vermelhos, ou eritrócitos, que existem num mililitro de sangue, conferindo a este a sua característica cor vermelha. Cerca de um quarto de todas as células que compõem o nosso corpo são eritrócitos!

Cada eritrócito tem um tempo de vida médio de entre 100 a 120 dias. Depois de mais de 3 meses a transportar oxigénio e dióxido de carbono por todo o corpo, a ter papel decisivo na regulação do ferro presente no organismo, entre muitas outras funções, estas células sanguíneas “envelhecem”, perdem a flexibilidade necessária para atravessar a rede apertada de vasos capilares e vénulas e são retirados de circulação pelo baço.

Onde é que são formados estas células que nos oxigenam de vida? Num tecido especializado chamado hematopoiético, presente na medula óssea de alguns ossos (diferentes ao longo da vida) e num processo de diferenciação celular designado por eritropoiese. Este processo envolve uma série de transformações celulares sucessivas a partir de células estaminais hematopoiéticas presentes naquele tecido.

Se por um lado os vários passos celulares da eritropoiese são conhecidos há muito tempo, por outro lado os mecanismos bioquímicos, a base molecular subjacente à transformação de uma célula estaminal nas sucessivas células precursoras ainda não é totalmente compreendida.

A malformação de glóbulos vermelhos, tendo um grande impacto na saúde do indivíduo, resulta de uma deficiente composição das biomoléculas que formam o eritrócito. Ao se identificar as primeiras e subsequentes etapas bioquímicas que estão e são a base da diferenciação, poder-se-á desenvolver novas terapias dirigidas para o epicentro do problema, e assim eventualmente tratar diversas doenças como sejam a anemia falciforme, entre outras.

Para isto contribui uma descoberta publicada num artigo na edição online de 14 de Março da revista Science. Uma equipa de investigadores suíços (da Escola Federal Politécnica de Lausanne) e espanhóis (do Centro de Regulação Genómica de Barcelona) descobriu os mecanismos moleculares que regulam um passo importante na formação dos eritrócitos conhecido por mitofagia. Este consiste na eliminação das mitocôndrias (organelos intracelulares envolvidos na respiração celular, assim como em outros processos essenciais da vida) presentes no citoplasma das células hematopoiéticas. 

A mitofagia é conhecida há muito tempo, mas a descoberta agora publicada identifica uma cascata de reacções envolvendo proteínas (o sistema KRAB/KAP1  e micro RNAs que regulam a sua transcrição) que em concerto modulam de uma forma subtil e sofisticada a degradação das mitocôndrias presentes no eritroblasto percursor do eritrócito.

Esta descoberta desvenda um potencial alvo terapêutico não só para as doenças que envolvem uma deficiente formação dos glóbulos vermelhos, mas também para outras doenças em um mau funcionamento das mitocôndrias é verificado.

Por fim, este conhecimento vem potenciar a possibilidade de produção de eritrócitos em laboratório e assim resolver problemas de saúde relacionados com estas células essenciais à vida.

António Piedade

Referência do artigo:

Isabelle Barde, Benjamin Rauwel, Ray Marcel Marin-Florez, Andrea Corsinotti, Elisa Laurenti, Sonia Verp, Sandra Offner, Julien Marquis, Adamandia Kapopoulou, Jiri Vanicek, and Didier Trono. A KRAB/KAP1-miRNA Cascade Regulates Erythropoiesis Through Stage-Specific Control of Mitophagy. Science, 14 March 2013 DOI: 10.1126/science.1232398

O SAL DOS OCEANOS

Os dados sobre a salinidade dos oceanos registados pelo satélite Aquarius da NASA entre Dezembro de 2011 e Dezembro de 2012 foram recentemente divulgados.

A informação obtida permitiu aos cientistas gerarem um modelo mais preciso sobre as variações de salinidade ao longo de um ano, as quais têm um grande impacto sobre a circulação oceânica e estão relacionadas com o clico da água do planeta. 

Os dados fornecem informações mais precisas sobre como a alteração climática pode estar a afectar os padrões de precipitação global. 

António Piedade

Imagens detalhadas do cérebro humano

Estamos a mudar a forma como vemos e imaginamos o nosso cérebro. 

Foram dadas a conhecer as imagens mais detalhadas deste nosso órgão, fruto de cinco anos do Projecto do Conectoma Humano. O objectivo é o de recolher a maior quantidade de informação sobre o cérebro de 1200 adultos saudáveis através de tecnologias de imagiologia cerebral de última geração. 

Os resultados estão disponíveis no sítio do projecto (http://www.humanconnectomeproject.org/). 

Visite e mude a imagem que tem do seu cérebro.

António Piedade

UMA VISÃO NOVA E EXTRAORDINÁRIA DO UNIVERSO

“Ciclos de tempo - Uma visão nova e extraordinária do Universo” é o novo livro do físico-matemático inglês Roger Penrose, publicado pela Gradiva na sua premiada colecção “Ciência Aberta", com o nº. 198. Neste livro, o prestigiado físico-matemático Inglês propõeum novo modelo cosmológico do universo.

Esta primeira edição portuguesa de “Ciclos de tempo” (Fevereiro de 2013) foi traduzida por Nelson Rei Bernardino a partir da obra original inglesa publicada primeiramente em 2010. É pois um livro bem recente (ler um excerto aqui), escrito de forma cativantemente rigorosa por Roger Penrose, cientista octagenário, conhecido do grande público por várias e notáveis obras de divulgação científica que alcançaram reconhecimento do grande público e êxito mundial. Esta obra adiciona-se a outras três do mesmo autor também publicadas entre nós pela Gradiva, a saber: “A Mente Virtual”, “A Natureza do Espaço e do Tempo” e “O Grande, o Pequeno e a MenteHumana”.

Na sua carreira científica Penrose distinguiu-se sobretudo pelas contribuições para a cosmologia em geral e em particular a relatividade geral. «Autor de várias descobertas que em muitos casos criaram conceitos baptizados com o seu nome, entre eles as escadas de Penrose ou as desigualdades de Penrose».

Neste livro Roger Penrose aborda «um dos mistérios mais profundos do nosso universo» que «é o enigma da sua origem». Está estruturado em três partes intituladas “O mistério da segunda lei”, “O carácter curiosamente especial do Big Bang” e “Cosmologia cíclica conforme”. O livro inclui ainda dois apêndices, de leitura naturalmente facultativa, devido aos seus cálculos tecnicamente mais complexos.

Nesta obra Penrose descreve não só “os principais modelos da cosmologia relativista clássica, mas também vários desenvolvimentos e enigmas que surgiram desde a descoberta da radiação cósmica de fundo”, a qual veio transformar a cosmologia numa ciência exacta e sustentado a ideia de que este universo terá tido origem no evento designado por Big Bang.

Ao longo de 275 páginas são revistas e analisadas, progressivamente e de forma rigorosa,questões que estão na fronteira da cosmologia actual: o que veio antes do Big Bang e o que estará para lá dos buracos negros.

Através de uma análise abrangente da segunda lei da termodinâmica, que nos acompanha ao longo de todo o livro, e da geometria do espaço-tempo, Roger Penrose propõe um modelo cosmológico do universo – a Cosmologia Cíclica Conforme - em que a «expansão acelerada do nosso Universo pode ser interpretada como o Big Bang de um novo mundo».

A segunda lei da termodinâmica é um princípio físico-químico segundo o qual «as coisas vão ficando cada vez mais desorganizadas à medida que o tempo passa». Ou seja, e por outras palavras, esta lei descreve a tendência continuamente crescente da «desordem» no Universo, ou, de um modo um pouco mais rigoroso, descreve o aumento de entropia com o tempo num sistema isolado.

A nova proposta cosmológica de Penrose (a cosmologia cíclica conforme), integradora do conhecimento actual, merece uma leitura atenta e reflexão crítica: ajuda-nos a compreender o Universo de que fazemos parte, e contribui para a reflexão filosófica de sempre sobre a sua origem e natureza da sua evolução.

Este livro é, assim, de leitura imprescindível para uma actualização sobre o nosso conhecimento do Universo, desde antes do passado ao futuro do tempo no espaço, do infinitamente pequeno intangível da física de partículas ao astronomicamente longínquo das fronteiras em expansão.

António Piedade

O sal aumenta o risco de doenças autoimunes

Foi descoberta uma relação entre o excesso de sal na alimentação e o aumento de células do sistema imunitário envolvidas em doenças autoimunes como a esclerose múltipla, a diabetes tipo 1, a psoríase, entre outras.

Os sais são essenciais à vida. Mas, como com quase tudo o resto, o excesso deles pode arrastar a vida para a doença e eventual morte. É o que sucede com o excesso do sal de cozinha na nossa alimentação. O cloreto de sódio (símbolo químico NaCl) está presente nos oceanos das nossas descobertas marítimas em cerca de 3,5% da sua composição em peso (ou seja, existem cerca de 35 g num litro de mar). No nosso corpo (um adulto com 60 kg tem cerca de 150 g de NaCl no seu corpo). os iões que o compõem são essenciais para o funcionamento, por exemplo, do sistema nervoso, participando na geração dos impulsos nervosos.

Há sempre sal no nosso pensamento, nos nossos sonhos, nas nossas emoções e afectos. As lágrimas sabem a sal.

Para manter o NaCl que necessitamos no nosso corpo, a Organização Mundial da Saúde indica que devemos ingerir menos de 5 g daquele sal por dia. O consumo de cerca de 2 g de NaCl (presente já em vários alimentos sem que seja necessário mais adições) é considerado saudável).

Cristais de NaCl

Há muito que se sabe que o seu excesso de sal na alimentação é prejudicial à saúde. Desde há pelo menos décadas que o excesso de NaCl está associado a um risco significativamente maior no desenvolvimento de doenças cardiovasculares.

Agora foi descoberto que este mesmo sal está envolvido em determinadas em vias metabólicas, na regulação e maturação de células específicas do nosso sistema imunitário: linfócitos Th17.

Em três artigos (ver aqui, aqui e aqui) publicados no dia 6 de Março na edição online da revista Nature, investigadores das Universidades de Yale, de Harvard, de vários centros hospitalares nos Estados Unidos da América do Norte e na Alemanha, demonstram que a presença em excesso e continuada daquele sal no organismo tem como consequência uma híperestimulação na maturação e activação dos linfócitos Th17.

Imagem de um linfócito T rodeado de glóbulos vermelhos.

Se por um lado estas importantes células do nosso sistema imunitário nos protegem contra microrganismos invasores e causadores de doenças, a sua actividade está também associada a doenças autoimunes (em que células do próprio organismo são por elas “atacadas” e destruídas). Entre estas doenças encontram-se a esclerose múltipla, a diabetes do tipo 1, a doença inflamatória do intestino, alguns tipos de psoríase.

Os investigadores destes estudos identificaram que as pessoas que comem regularmente “fast food” (geralmente contendo quantidades generosas de sal) possuem quantidades significativamente maiores de células Th17 activas. Descobriram ainda que a presença de excesso de sal estimula estas células a produzirem e libertarem substâncias que provocam inflamações (como a interleucina 17).

Estes estudos constituem um forte sinal de alerta para os efeitos tremendamente nocivos entre uma alimentação com excesso de sal e o estado geral de saúde, aumentando significativamente os factores de risco associados com o desenvolvimento ou agravamento doenças autoimunes.

Assim, reduza o sal na sua alimentação. Verá que a sua vida ganhará outro sal!

António Piedade

Uma explosão de cores no feminino

Na espécie humana os géneros sexuais são determinados pela combinação de cromossomas chamados X e Y. O género masculino resulta da presença de um cromossoma Y emparelhado com um X. O género feminino apresenta dois cromossomas X no seu genoma.

A presença de dois cromossomas X resulta, não só no desenvolvimento de uma anatomia caracteristicamente feminina, mas também de outras características fisiológicas associadas à presença de determinadas hormonas e outras biomoléculas que variam ao longo da vida (algumas destas biomoléculas também estão presentes no homem mas em diferentes concentrações).

A presença dos dois cromossomas X também modula a expressão dos genes localizados nos restantes 23 pares de cromossomas, num “diálogo” ou interacção genética cujo governo bioquímico ainda estamos longe de entender, mas que é aparentemente o resultado da “confrontação democrática” de “tendências” para inactivar ou activar cada um dos cerca de 20 mil genes que compõem o genoma humano.

Dessa "economia genética" efectuada em cada célula singular, resulta, em última instância, o que somos na globalidade orgânica (atenção que isto também é válido para o género masculino, com o cromossoma Y a causar “diálogos” eventualmente diferentes). Mas também na distintiva flexibilidade do cérebro humano para sonhar, para imaginar para além dos sentidos.

Também os sentidos são afectados pela presença de dois cromossomas X. E um deles é o da visão.

Para precepcionar as cores a maior parte de nós possui células especializadas na retina a que chamamos cones. Cada cone possui inúmeras proteínas e outras biomoléculas. Mas uma família de proteínas em particular, chamadas opsinas, é “sensível” à radiação da luz solar na região do visível.

Existem normalmente três tipos de opsinas cada uma mais sensível (ou absorvendo mais) a uma dada frequência (ou cor) do espectro visível da luz solar: ao vermelho, ao azul e ao verde. Os genes para cada uma das “variantes” da família das opsinas encontram-se no cromossoma X.

Segundo alguns estudos há mulheres que, no conjunto dos seus dois cromossomas X, no diálogo genético para a expressão dos genes das opsinas, produzem um quarto tipo destas proteínas. Possuem, assim, uma visão tetracromática em contraste com a tricromática a que o género masculino está restringido na melhor das possibilidades genéticas.

As mulheres com quatro tipos de cones diferentes parecem possuir uma maior acuidade para ver o mundo com outras nuances e subtilezas coloridas. Possuem, de certa forma, um sentido da visão mais rico, capaz de diferenciar tonalidades imperceptíveis aos homens (e à maioria das mulheres). Conseguem assim gerenciar emoções distintas em relação a uma mesma flor. Duas rosas vermelhas e iguais para um homem, podem ser distintas para uma mulher com visão tetracromática. Para estas, o mundo é mais colorido e enriquecido com padrões que só elas conseguem sentir.

António Piedade

Ciclo de tertúlias «Ciência na Almedina»

Dia Mundial das Doenças Raras

Um espirro anuncia a constipação. Também sintoma de uma gripe que por vezes se diz comum. Estas constipações e gripes são aflições nada raras ao longo de todo o ano e a maior parte de nós já com elas conviveu pelo menos uma vez na história das nossas vidas.

Contrariamente as estas e outras doenças sazonais, “passageiras” e comuns à maioria dos seres humanos, há um conjunto de doenças genéticas que acompanham e afectam gravemente a vida dos seus portadores: as doenças raras. Este ano o Dia Mundial das Doenças Raras celebra-se a 28 de Fevereiro.

Passou mais de uma década depois da descodificação do Genoma Humano. O mapeamento completo dos cerca de 20 mil genes humanos foi apresentado em conferência de imprensa a nível mundial a 14 de Abril de 2003. Um ano antes, foi fundada em Portugal a Associação Nacional de Deficiências Mentais e Raras - “Raríssimas”, mais precisamente a 12 de Abril de 2002.

Na União Europeia, consideram-se doenças raras as que têm uma prevalência inferior a 5 em 10000 pessoas. São conhecidas cerca de sete mil doenças raras, mas estima-se que existam mais, afectando, no seu conjunto até 6% da população, o que significa que atingem 40 milhões de pessoas na Europa e que existirão até 600 mil pessoas com estas patologias em Portugal. São doenças crónicas, graves e degenerativas que diminuem muito a qualidade de vida dos por elas afectados.
Uma lista de algumas doenças raras já diagnosticadas pode ser consultada aqui.

O mapeamento completo do Genoma Humano tem permitido compreender melhor os mecanismos moleculares que estão na origem de inúmeras doenças genéticas, muitas delas doenças raras, para as quais não se vislumbravam quaisquer curas e/ou tratamentos adequados antes do Projecto do Genoma Humano ter sido completado. Mas há ainda muito para fazer e compreender em cada ser humano com o seu específico fenótipo bioquímico.

O desenvolvimento de uma farmacogenómica dedicada à compreensão da base genética e metabólica das doenças, só possível depois do mapeamento do genoma e desenvolvimento e progressiva compreensão do proteoma e metaboloma humanos, veio desvendar novos horizontes tecnicamente exequíveis para as doenças raras, para os metabolismos extremos e externos ao território clássico das ciências farmacêuticas.

As doenças raras, também conhecidas por “doenças órfãs”, relegadas para os extremos das distribuições estatísticas gaussianas de susceptibilidade a doenças e interacções farmacológicas, ganharam novas e renovadas esperanças: a de ser possível antecipar o seu diagnóstico (inclusive pré-natal ou mesmo pré-concepcional) e eventualmente alterar radicalmente a história de vida de uma pessoa em particular; a de ser possível a compreensão do mecanismo molecular da doença e assim identificar alvos para o desenvolvimento de promissoras estratégias farmacológicas; o desenvolvimento de novos fármacos desenhados e ajustados à especificidade de um indivíduo em particular, eventualmente menos dispendiosos para todos os agentes envolvidos.

A atenção e os esforços sociais em relação aos portadores de uma dada doença designada por rara são sinónimos dos avanços civilizacionais em que a humanidade é substância, em que cada um tem direito a ter a melhor qualidade de vida com dignidade independente das suas especificidades e diferenças.

Aqueles que noutras eras não conseguiriam sobreviver à nascença, têm hoje a possibilidade de partilhar a sua individualidade com a sociedade de que também fazem parte, e enriquecer, com a sua raridade, nós todos, comuns mortais.

António Piedade

Legenda Figura: A Progéria tem origem em um único e pequeno defeito no código genético do bebé, mas tem efeitos terríveis para a vida da criança que geralmente não chega aos 13 anos de idade.

Abelhões sentem os campos eléctricos das flores

Abraço o arco-íris com o olhar visível.

A separação das componentes do espectro da luz solar, ao atravessarem as gotas de água, imprime na minha retina sensações de uma paleta de cores que o meu cérebro retém. A cada nuance colorida associa um nome e mesmo outras sensações de alegria, esperança, espanto, confiança, frio ou calor. As cores passam a ser elementos da minha comunicação com o mundo que me rodeia.

Mas há muito mais radiação para além da pequena região da luz que nos impressiona visivelmente no espectro da luz solar. Por exemplo, não conseguimos ver as radiações ultravioletas nem as infravermelhas. Também não conseguimos ver as radiofrequências nem as micro-ondas, e assim por adiante.

Mas outros seres que coabitam connosco este planeta conseguem percepcionar a luz para além da região do espectro visível. Por exemplo, as abelhas conseguem ver cores ultra-violetas. Este facto levou o biólogo evolucionista Richard Dawkins a referir que para os insectos os campos de flores são “jardins ultravioletas”. Se para a maioria de nós as pétalas do mal-me-quer são uniformemente brancas, para uma abelha pode haver nelas uma outra riqueza de padrões coloridos que nós não conseguimos ver. É possível viver estas sensações na exposição permanente do Museu da Ciência da Universidade de Coimbra.

É o espelho da co-evolução entre as plantas com flor e os insectos que as polinizam. Ao longo de milhões de anos a evolução natural consertou as adaptações ajustando-as para uma comunicação mais eficaz e rica entre ambos.

Mas a Natureza não para de nos espantar. Num trabalho publicado na última edição da revista Science  mostra-se que pelo menos um dado tipo de abelhões (Bombus terrestris) é sensível à carga eléctrica, ou ao campo eléctrico, de uma dada flor. E que esta carga eléctrica parece estar associada com o conteúdo em pólen que essa flor possui num dado momento. 

Os investigadores descobriram que depois de uma flor ser visitada por uma abelhão, que lhe retira pólen, a carga eléctrica desta flor altera-se e esta mudança permanece durante alguns minutos. Assim, um outro abelhão, ao se aproximar dessa flor, apercebe-se, provavelmente electrostaticamente, que o conteúdo em pólen é reduzido.

Apesar de toda beleza cromática que apresenta para atrair o insecto, a flor não faz "publicidade enganosa" e comunica ao insecto que não vale a pena, naquele momento, ele nela poisar se ao pólen vem. O abelhão agradece, pois, como em outras actividades, nesta o tempo também é precioso. Para a flor, como também em outros casos, é importante dizer a verdade para que o insecto a ela volte noutra altura de mais abundância polínica.

Para uma abelha um campo de flores não é só um jardim no ultravioleta. Este também está repleto de sensações electroestáticas que tornam a comunicação mais efectiva e rica de significados.

António Piedade

Descoberta a origem dos raios cósmicos

Os raios cósmicos são constituídos por partículas subatómicas que se deslocam através do espaço a velocidades muito próximas da velocidade da luz. Cerca de 90% deles são protões e atingem a Terra constantemente.

Foram descobertos entre 1911 e 1913 pelo físico austríaco Victor Franz Hess por medições efectuadas com contadores de radiação (contadores geiger) colocados em balões atmosféricos. Hess verificou que a crescente ionização observada a grandes altitudes era devida à acção de uma radiação desconhecida provinda do espaço. Chamou a estas radiações “raios cósmicos” e viria a ganhar o prémio Nobel da Física em 1936 por esta descoberta.

Desde então os astrofísicos postularam que a origem desta radiação proviria do que resta das explosões de estrelas no final das suas vidas, ou seja, das remanescentes de supernovas. Contudo, na viagem através das galáxias estas partículas carregadas dos raios cósmicos sofrem desvios causados pelos campos magnéticos dos astros. Estes desvios nas trajectórias fazem com que seja praticamente impossível detectar a sua origem e assim dificultar a sua associação com uma remanescente de supernova específica.

Agora, foram publicados dois artigos na revista Science que demonstram que as remanescentes de duas supernovas emitiram e aceleram raios cósmicos, resolvendo um mistério centenário.

Um dos artigos foi publicado na edição de 15 de Fevereiro da revista Science (Science,2013; 339 (6121): 807) e relata as observações da remanescente de supernova IC 443 efectuadas pelo Telescópio Espacial Fermi da NASA.

Supernova IC 443 (Créditos NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, NOAO/AURA/NSF, JPL-Caltech/UCLA)

O outro artigo, da autoria de uma equipa de astrónomos europeus, foi publicado na edição avançada online da Science no dia 14 de Fevereiro (Science,2013), e foi o primeiro estudo a utilizar um espetrógrafo de campo integral, instalado no Very Large Telescope, no Chile, do Observatório Europeu do Sul, para analisar os restos da supernova SN 1006.

Supernova SN 1006 (Créditos - Radio: NRAO/AUI/NSF/GBT/VLA/Dyer, Maddalena & Cornwell, X-ray: Chandra X-ray Observatory; NASA/CXC/Rutgers/G. Cassam-Chenaï, J. Hughes et al., Visible light: 0.9-metre Curtis Schmidt optical telescope; NOAO/AURA/NSF/CTIO/Middlebury College/F. Winkler and Digitized Sky Survey.)

Esta supernova brilhante foi observada no ano de 1006 (d. C.) em vários lugares do hemisfério sul da Terra como uma nova estrela nos céus muitas vezes mais brilhante do que o planeta Vénus e podendo mesmo ter rivalizado com a luminosidade da Lua cheia.

Assim, e pela primeira vez, as observações sugerem que a presença de partículas muito rápidas no gás da remanescente de supernova podem ser as percursoras dos raios cósmicos.

António Piedade