Soluções inovadoras: geoengenharia

Semana passada o jornal O Estado de São Paulo publicou três reportagens sobre projetos que podem ajudar a controlar a temperatura na Terra. É uma área de ciência aplicada chamada geoengenharia, que no caso pensa em formas de absorver o excesso de gás carbônico da atmosfera ou bloquear/refletir os raios solares. É uma área recente, que propõe mudanças globais no meio ambiente e assim apresenta soluções polêmicas e arriscadas.

Há também um infográfico descrevendo as várias propostas, com prós e contras de cada método. Você pode fazer o download das reportagens e do infográfico aqui (em formato pdf).

Reportagens originais:
Projetos de geoengenharia voltam a ser cogitados para coibir aquecimento global
Moratória para pesquisa é polêmica
Espelhos no espaço têm alto custo

Crédito da imagem: O Estado de São Paulo (dowload do arquivo em formato PDF)

Novidades da semana

Trechos de reportagens de jornais, comentando algumas novas pesquisas.

Nova droga elimina resistência do parasita causador da malária (Folha, 03/09/2010):

Uma nova droga promete acabar com a resistência a medicamentos dos parasitas da malária, mal que causa 800 mil mortes por ano. A NITD609 teve efeito contra a doença em animais de laboratório e muito em breve será testada em humanos.

As drogas antimaláricas mais recentes são baseadas na planta artemísia, tradicional da medicina chinesa. Ela hoje é administrada em 100 milhões de pacientes anualmente, mas o parasita já desenvolve resistência. Os causadores da malária são seres de apenas uma célula, especialistas em evitar ataques: os plasmódios.

Descoberto novo tipo de composto para o combate da malária (Estadão, 01/09/2010) (mesma notícia acima):

O estudo foi feito por meio de uma triagem, por meio de testes em células, de milhares de produtos naturais registrados na biblioteca da Novartis, em busca de substâncias com conhecida ação contra o parasita causador da malária, o Plasmodium falciparum. A primeira peneira gerou uma relação de 275 compostos.

Sucessivas triagens eliminaram os que tinham pouco efeito contra parasitas resistentes a tratamento ou que eram tóxicos para células de animais mamíferos. Dezessete substâncias restaram no final.

Uma avaliação desse grupo final apontou para um candidato específico, membro de uma classe de moléculas que nunca havia sido associada ao combate à malária. Uma equipe de químicos sintetizou então cerca de 200 derivados da molécula, a fim de otimizar o perfil de segurança e as propriedades farmacológicas. Após vários testes, a substância NITD609 foi apresentada como a melhor candidata para os experimentos em seres humanos.

Especialistas advertem sobre riscos de turismo de células-tronco (Estadão, 01/09/2010) (eu já havia comentado esse problema no outro blog):

Milhares de pessoas estão colocando sua saúde e as economias de toda uma vida em risco para viajar a clínicas particulares de vários países que oferecem tratamentos com células-tronco não aprovados e potencialmente perigosos, alertaram especialistas britânicos.

Um painel de especialistas mencionou clínicas particulares na Alemanha e na China aonde existem "turistas de células-tronco" para receber tratamentos não autorizados. Mas eles também afirmaram que há 700 centros similares em todo o mundo, que oferecem terapias celulares sem aprovação.

Apesar da falta de evidências científicas de que esses tratamentos funcionam, os pacientes com enfermidades letais e sem cura, como o Mal de Parkinson ou a cegueira, estão sendo atraídos para que gastem dezenas de milhares de dólares com poucas possibilidades de êxito.

Israelenses eliminam células com HIV sem atingir as saudáveis (Folha, 03/09/2010):

Cientistas israelenses anunciaram que conseguiram destruir em laboratório células infectadas pelo vírus da Aids sem afetar as células saudáveis, informa o jornal "Haaretz". Os cientistas, da Universidade Hebraica de Jerusalém, destacaram que criaram um tratamento à base de peptídios (polímeros de aminoácidos) que provocam a autodestruição das células infectadas pelo vírus HIV.

Evolução divergente (Agência FAPESP, 03/09/2010):

Uma pesquisa internacional com participação brasileira mostrou que bactérias idênticas cultivadas em um mesmo ambiente adotam diferentes estratégias de adaptação. No estudo, uma população da bactéria Escherichia coli evoluiu de forma divergente para se adaptar às condições do mesmo meio. Depois de 37 dias de crescimento contínuo, os cientistas isolaram diversos mutantes com diferenças importantes em genes regulatórios. Os resultados do experimento foram publicados na revista Genome Biology and Evolution.

Segundo ele [Beny Spira, professor do Departamento de Microbiologia do ICB/USP], no experimento de evolução realizado com a Escherichia coli foi observado um processo de divergência simpática – isto é, em um mesmo ambiente, a partir de um inóculo inicial geneticamente homogêneo, uma população de bactérias idênticas evoluiu de forma divergente para melhor se adaptar às condições do meio.

“A grande novidade é que a evolução ocorreu de forma divergente. Em um ambiente constante, sem barreiras físicas, observamos estratégias distintas de adaptação que resultaram em mutações em diferentes genes regulatórios”, disse à Agência FAPESP.

Como conseguir mais fêmeas

Estava lendo duas notícias e imaginando como isso se aplicaria a nós, humanos. A primeira é que os pandas-gigante machos que bramem mais tem mais chances de se acasalar (pois possuem níveis mais altos de testosterona e outros hormônios sexuais). A segunda é que bonobos filhinhos-da-mamãe também tem mais chances de copular do que machos cuja mãe é mais ausente. Os bonobos, muito parecidos fisicamente aos chimpanzés, formam sociedades complexas onde o sexo possui importante papel social (evitar conflitos etc.), e apesar de haver uma hierarquia entre os machos (onde aquele no topo consegue mais fêmeas, por exemplo), a companhia das mães aumenta as chances de sucesso amoroso de seus filhos.

Panda-gigante (acima) e bonobo (abaixo)

Fonte: ScienceNOW (panda), Science Daily (bonobo), ScienceNOW (bonobo).
Crédito das imagens: wikipedia (panda), bonobos.com (bonobo).

Império russo em cores, há cem anos atrás

Fonte: The Boston Globe

Se você gosta de fotos históricas, veja essas fotos tiradas entre 1909 e 1912 pelo fotógrafo Sergei Mikhailovich Prokudin-Gorskii (1863-1944). Na época (que antecede a revolução russa e a primeira guerra), o efeito colorido foi conseguido com uma máquina que tira três fotos em branco-e-preto rapidamente em seqüência, cada uma com um filtro distinto (azul, verde e vermelho). Para ver todas, clique aqui.

Fonte: The Boston Globe

E pur si muove

Três notícias na Folha.com sobre fraudes científicas. O título acima quer dizer "e ainda assim, move-se", pois apesar de sempre ter havido fraudes cedo ou tarde elas são detectadas. E uma fraude nunca é pervasiva o suficiente para questionar a legitimidade de toda a área, graças à competição entre cientistas.

Cresce a fraude em ciência - e no Brasil? - 18/08/2010:

Preste atenção neste assunto: fraudes em pesquisas científicas. Elas estão aumentando e vão continuar assim, dada a competição feroz por reputação e verbas nesse campo da criatividade humana. Nada menos que 72% dos pesquisadores incluídos numa revisão ampla de 2009 afirmam já ter presenciado algum tipo de má conduta. As falcatruas vão de pecados veniais, como a inclusão honorária de autores que não participaram de um estudo, a pecados capitais, como falsificar ou fabricar dados.

Nas faculdades de medicina brasileiras, por exemplo, é prática comum pôr o nome do chefe da cadeira entre as assinaturas de um artigo científico, mesmo que ele não tenha noção do que vai escrito ali. Há quem defenda a aberração, argumentando que o fulano criou as condições para que a pesquisa fosse realizada.

Má conduta científica triplica em 16 anos nos EUA - 18/08/2010:

Há cada vez mais sujeira por baixo dos jalecos brancos: nunca antes os Estados Unidos, grande potência científica mundial e pioneiro na tentativa de coibir fraudes nos laboratórios, teve tantos problemas com desvios de conduta de pesquisadores. Casos como o de Marc Hauser, biólogo afastado de Harvard há uma semana acusado de distorcer dados em uma pesquisa sobre aprendizado em pequenos macacos, quase triplicaram nos últimos 16 anos.

Em 1993, quando o governo federal dos EUA criou uma agência para o assunto, a ORI (Agência para a Integridade em Pesquisa, na sigla em inglês), foram relatadas 86 denúncias de desvios. Em 2009, foram 217, número recorde. O país gastou cerca de US$ 110 milhões investigando esses casos. Historicamente, um terço das investigações resulta em punição --em geral, afastamento de cargos e verbas públicas.

Denúncias de fraudes no Brasil envolveram alto escalão da USP - 18/08/2010:

O Brasil foi eficiente criando comitês de ética (há 592 ligados à Comissão Nacional de Ética em Pesquisa, a Conep), mas eles atuam principalmente aprovando estudos com voluntários e cobaias. No que se refere às fraudes, a situação é diferente. Dois casos impunes de plágio se destacaram nos últimos anos, ambos envolvendo o alto escalão da USP.

Em 2009, a reitora Suely Vilela foi denunciada por ser coautora de um trabalho que utilizava figuras de um estudo de 2003 da UFRJ. Não houve punição. O outro caso, de 2007, envolveu o diretor do Instituto de Física, Alejandro Szanto de Toledo, e Nelson Carlin Filho, vice-diretor da Fuvest. Eles publicaram um artigo que tinha parágrafos inteiros copiados de trabalho anterior de um colega.

Nem tudo o que parece é Ciência

Fiquei sabendo via twitter do programa "Fronteiras da Ciência", realizado pela rádio da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. O programa tem a nobre missão de separar a Ciência da pseudociência, a realidade da ficção. Você pode ouvir os podcasts (gravações das entrevistas) de aproximadamente 30 minutos  aqui, e há também leituras complementares.

Tributo a Escher em 3D

Relativity, de M. C. Escher

Confira esta imagem panorâmica gerada por computador que nos permite passear pelo mundo fantástico de Escher (autor da gravura acima).

Fonte: 360 cities (via Daniel Ferrante)
Crédito da imagem: David Airey

Sobre a situação científica do Brasil

Duas notas da Folha Online sobre o encontro da SBPC. A primeira é sobre o desempenho de várias áreas acadêmicas no Brasil:

Se todos os pesquisadores brasileiros produzissem como os da área de ciências agrárias, o peso científico do país hoje seria equivalente ao da França. Já campos como psicologia, economia e ciências sociais, bem inferiores à média nacional, puxam a produtividade para baixo.

Os dados que permitem essas conclusões foram apresentados pelo presidente do CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), Carlos Aragão, na reunião da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência, em Natal (RN). A medida usada nas estatísticas é o número de artigos publicados em revistas científicas mundo afora, indexados (cadastrados) em bases de dados internacionais. (...)

Segundo ele [o bioquímico Rogério Meneghini], a baixa produção das ciências humanas se relaciona com a dedicação maior dos pesquisadores da área aos livros e coletâneas. "Em outros lugares, como a Espanha, não é assim. Mesmo na França, de onde o Brasil herdou boa parte dessa sua maneira de fazer ciências humanas, o perfil da produção já está mudando", diz.

Além disso, faria bem para a ciência brasileira que todas as suas áreas passassem a publicar mais em inglês, dizem os especialistas.

Há um infográfico interessante na matéria. A outra notícia é sobre a queda em 80% no número de bolsas de doutorado integral no exterior (onde o pesquisador completa os estudos e conquista um diploma em universidades fora do Brasil):

Segundo dados apresentados na conferência da SBPC (Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência), em Natal, entre 1992 e 2007 o número de bolsas do CNPq no exterior caiu de quase 2.800 para cerca de 500 --um tombo de mais de 80%.

Já o doutorado-sanduíche, em que o aluno fica parte do curso fora do Brasil, teve um ligeiro crescimento no período. Hoje há cerca de 5.000 alunos na modalidade. Desde 2007, as bolsas integrais recebem menos dinheiro do CNPq do que as chamadas bolsas-sanduíche.

[curta ciência] I see dead viruses

Três comentários rápidos:

• Estudos preliminares encontraram algas unicelulares dentro de células de embriões de salamandra. Não em volta do embrião como se poderia esperar, mas dentro das células - seria o primeiro caso em vertebrados, dada a existência do sistema imune adaptativo.
• Sabe-se que o vírus HIV-1, causador da AIDS, invadiu a população humana a partir de chimpanzés no início do século passado. Chimpanzés e outros macacos são infectados pelo SIV (vírus da imunodeficiência símia), e um trabalho apresentado recentemente (mas não publicado ainda) mostra que esse vírus circula entre macacos há muito mais tempo. A transmissão para o chimpanzé, por exemplo, foi há no mínimo vinte mil anos atrás - utilizando uma análise de calibração molecular que ainda vai ser posta à prova por outros pesquisadores.
• Há alguns vírus (como o HIV-1 citado acima) que integram seu material genético no genoma do hospedeiro - ou seja, faz parte do processo de transmissão "enfiar" seus genes no meio do genoma do organismo infectado. Esse não é o caso dos vírus de RNA pertencentes aos grupos Filovírus e Bornavírus (causadores, por exemplo, de doenças neurológicas e febres hemorrágicas). Assim é surpreendente a descoberta de "fósseis" desses vírus nos genomas de vários vertebrados: em 19 espécies de vertebrados (dos quais conhecemos o genoma completo) foram encontradas 80 sequências virais integradas. Essas integrações aconteceram há até mesmo 40 milhões de anos atrás, e apesar de não se saber como os vírus foram parar lá, suspeita-se que conferem alguma vantagem ao hospedeiro (como por exemplo "competir" com outros virus, defendendo assim o hospedeiro).
  

Menos verde no mar

O fitoplâncton, responsável pela produção de aproximadamente metade da matéria orgânica terrestre e da maioria do seu oxigênio, está desaparecendo. Seu número tem diminuído 1% por ano nos últimos cem anos, e essa taxa aumenta com o aumento da temperatura. Há regiões em que o declínio das populações de fitoplâncton é maior - próximo aos polos e em mar aberto - e outras em que houve um aumento, como em áreas costeiras com certos dejetos industriais. Esses resultados se baseiam em medidas de transparência da água, medição direta da quantidade de clorofila em amostras e dados de satélite.

Outro trabalho do mesmo grupo focou na distribuição de várias espécies marinhas, desde corais e algas até tubarões e baleias. Os animais com maior mobilidade como a baleia, o atum e a lula se concentram e áreas mais longe do Equador, e apesar de haver vários outros fatores relacionados com a distribuição dessas espécies (como diversidade ecológica, disponibilidade de oxigênio), a variável que mais influencia os padrões observados é a temperatura na superfície marinha.

Fitoplâncton, cuja clorofila é visível via satélite

Fonte: Not Exaclty Rocket Science (by Ed Yong)
Artigo Original: doi:10.1038/nature09268 e doi:10.1038/nature09329 (acesso restrito a assinantes)
Crédito da Imagem: NASA Earth Observatory Collection e Harry Taylor/Nikon Small World (via Science NOW)
Para saber mais: Science Daily (aqui também), Science NOW, Nature News

A versatilidade dos anti-maláricos

Uma turista de 16 anos foi receitada a tomar cloroquina para evitar contrair malária em sua viagem à Costa Rica. Mas em vez de tomar a dose profilática recomendada de 500mg por semana, a paciente tomou 500mg por dia, durante quatro semanas, e como resultado teve seu cabelo já loiro completamente descolorido.

cabelo descolorido devido a problema nos folículos, causado pela cloroquina

Fonte: Science NOW
Artigo original: The New England Journal of Medicine

Ressonância magnética de frutas

A tomografia de ressonância magnética é usada clinicamente para recriar a imagem de órgãos internos do paciente, onde os átomos de hidrogênio das moléculas de água do nosso corpo são "alinhados" ao forte campo magnético do scanner, e cuja ressonância a outros campos eletromagnéticos é detectada. Os sinais detectados são então processados por um computador e o que temos são as imagens de cada secção, como fatias de um salami.

Essa técnica pode ser usada em qualquer coisa que contenha água, e podemos ver aqui o que acontece se analizarmos um cantalupo (um tipo de melão) inteiro em uma máquina de ressonância:

melão fatiado, mas inteiro (imagem extraída daqui)

A imagem acima é uma animação em que todas as secções são exibidas em seqüência. Essas imagens podem ser usadas para se reconstruir a estrutura tridimensional desse melão:

isso sim parece um melão (imagem extraída daqui)

Você pode ver também como se parece um abacaxi, uma durian (ou "durio" em português, um parente da jaca) e outras guloseimas neste site.

Crédito das imagens: Inside insides - um blog com várias imagens de ressonância magnética de comidas
Para saber mais: wikipedia, how stuff works (em português)
Vi via: PZ Myers

Camarões gigantes, agora maiores.

Cientistas australianos aumentam tamanho de camarão gigante - Folha de São Paulo de 02/07/2010:

Cientistas australianos desenvolveram um método para satisfazer a demanda da população por camarões, uma das principais tradições do Natal local. Após dez anos de pesquisa, conseguiram, por meio de cruzamentos, criar uma variante maior de camarão-tigre-gigante (Penaeus monodon). (...) A variante representa um aumento em produtividade de 5 toneladas por hectare para 17,5 toneladas por hectare.
(...)

O camarão-tigre-gigante, que pode atingir 33 centímetros, é criado em açudes de água salgada a prova de seca em um sistema de circuito fechado. "A vantagem é que é possível fazer isso de forma sustentável. Não é mais necessário arrastar redes pelo leito do oceano para extrair camarões", diz Lee. Os camarões são alimentados com sobras de farinha de trigo.

Camarão black tiger

Fonte: Folha de São Paulo
Crédito da imagem: World Fishing

A frugalidade dos piolhos

O genoma do piolho de corpo de humanos (Pediculus humanus humanus) acaba de ser publicado na revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), e uma das descobertas é que ele codifica para apenas um décimo do número de recepetores de odor e de sabor de outros insetos. Ainda não está claro de quais compostos o piolho reconhece o cheiro ou o gosto, mas parece que eles não tem a menor idéia do sabor de sua única refeição - o sangue humano.

Seu genoma possui apenas 108 milhões de pares de bases (quase trinta vezes menor que o nosso), o que quer dizer que eles possuem poucos genes que os ajudariam a se desintoxicar de pesticidas ou repelentes. O piolho também é completamente dependente da bactéria candidatus Riesia pediculicola para produzir vitamina B5. Essa bactéria endossimbionte também teve seu genoma seqüenciado, e descobriram que ela não tem alguns genes de resistência a antibióticos - que podem então ser usados contra os piolhos.

piolho de corpo ou piolho de cabeça (ambos são idênticos visualmente)

Fonte: ScienceNOW, blog 80 beats (Andrew Moseman)
Artigo original: PNAS  doi:10.1073/pnas.1003379107
Crédito da imagem: CDC (Centro para Controle e Prevenção de Enfermidades dos EUA) (via wikipedia ou ScienceNOW)

Dança dos espíritos

Fotografia aérea de uma aurora austral (no pólo Sul) passando pelo campo magnético da Terra. Essa foto foi tirada pela estação espacial ISS da NASA quando ela estava a uma distância de 350 Km do Oceano Índico, apontando para o Sul.

aurora australis (clique na imagem para ampliar)

Fonte: Bad Astronomy blog (Phil Plait)
Crédito da Imagem: NASA/Expedition 23

Aumentam casos de coqueluche nos Estados Unidos

Coqueluche, ou tosse convulsa, é a doença mais facilmente evitável por vacinação - na minha época chamava-se vacina tríplice, agora é "tetravalente" ou DTP - e pode ser erradicada se a vacinação for eficiente. As vacinas não produzem imunidade permanente, assim que além das doses que devemos tomar quando crianças, pais, professores e outras pessoas que tenham contato constante com crianças também devem se vacinar.

No estado da Califórnia, EUA, ocorrem surtos epidêmicos de coqueluche a cada cinco anos, aproximadamente, e o último foi em 2005 quando houveram mais de três mil casos informados e sete mortes. Só neste ano já morreram cinco pessoas de coqueluche no estado, entre elas dois bebês. Em relação ao ano passado, o número de altas hospitalares dobrou nos primeiros meses, e o número de infectados até agora é três vezes o esperado.

Fonte: CNN

Irrigando a pastagem menos, e melhor

Em fazendas da Nova Zelândia que praticavam a pecuária extensiva, haviam indícios de que métodos de irrigação por infiltração eram responsáveis por contaminação das águas subterrâneas. Ou seja, a combinação de irrigar as pastagens e a presença de gado no local fazia com que as bactérias presentes no estrume das vacas chegasse até os lençóis freáticos, causando doenças na população local que dependia dessa água.

Um novo estudo na revista Journal of Environmental Quality mostra que o uso de métodos de irrigação menos invasivos, como a aspersão por pivô central e por aspersores móveis, pode reduzir bastante o risco de contaminação. No estudo eles observaram duas fazendas: uma com irrigador móvel onde o chorume (a um metro e meio de profundidade) foi coletado por quatro anos, e outra irrigada por pivô central, cuja água subterrânea foi analisada durante seis anos. Em ambos os casos eles detectaram apenas traços da bactéria Campylobacter, além de detectar Escherichia coli apenas em época de chuva na primeira fazenda e em menos de 6% das amostras da segunda fazenda.

Comparando com o estudo anterior do grupo em fazendas com irrigação de superfície, eles haviam observado E. coli em 77% das amostras (contra 2.8% em amostras equivalentes no estudo atual) e Campylobacter em 12% (contra apenas 0.7% em irrigação por pivô central, sob condições similares). Os autores notam também que o uso de técnicas de aspersão também economizam muito mais água.

Aspersor móvel em fazenda na Nova Zelândia

Fonte: Science NOW
Artigo original: J Environ Qual 39:824-833 (2010) DOI: 10.2134/jeq2009.0208
Crédito da imagem: Science NOW

Como usar o banheiro de uma nave espacial

Este vídeo da NASA mostra como os astronautas fazem para ir ao banheiro, na nave. O primeiro assento mostrado, à direita, é apenas um simulador usado para o astronauta treinar a "mira". O assento de verdade é o da esquerda, com aspirador e tudo.

Fonte: Marcos Guterman
Crédito da imagem: 11tech

curso para professores no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares

Agência FAPESP :: Cern abre escola de física para brasileiros | Notícias:

Até 21 de junho estão abertas as inscrições para o processo seletivo de professores de física de ensino médio, das redes particular, municipal, estadual e federal, para participar da Escola de Física Cern 2010, que ocorrerá de 5 a 10 de setembro em Genebra, Suíça. (...)

Poderão se inscrever somente professores de física do ensino médio ou que tenham habilitação para ministrar a disciplina e que estejam em atividades de docência e em sala de aula de turmas.

A seleção levará em conta eventual titulação de pós-graduação do candidato (especialização, mestrado ou doutorado) e a área de sua realização, além do envolvimento do candidato em projetos e atividades de pesquisa ou extensão ligados ao ensino.

Os custos estimados para a participação de cada professor são de R$ 5 mil. A expectativa dos organizadores é que sejam selecionados 20 professores. Por conta disso, pede-se que o candidato solicite uma declaração da instituição à qual está vinculado, na qual a instituição se compromete a conceder as diárias internacionais necessárias ao desenvolvimento da atividade. Entretanto, esse critério não elimina o candidato.

A solicitação de inscrição será feita apenas por meio de e-mail redigido conforme modelo e enviado, juntamente com a documentação exigida, até a data-limite para o endereço eletrônico ensino@sbfisica.org.br, indicando o assunto “Escola de Física CERN 2010”.

A documentação necessária deverá ser enviada por meio de arquivos anexados à solicitação de inscrição e deverá seguir rigorosamente os modelos de documentos disponíveis no site.

Mais informações: www.sbfisica.org.br/ensino/escola-fisica-cern

Malária: mais perto de uma vacina e de novos medicamentos

Três notinhas sobre pesquisas recentes, divulgadas no Science Daily:

• O parasita da malária, o plasmódio, vive dentro das hemácias (também chamados de eritrócitos ou glóbulos vermelhos), que o parasita digere para construir suas próprias proteínas. Ao atingir um tamanho adequado ele se divide e rompe a hemácia, invadindo outros glóbulos vermelhos em seguida. Um grupo de pesquisadores do Canadá, Austrália, Polônia e EUA determinaram a estrutura tridimensional de duas dessas "enzimas digestivas" do parasita (as aminopeptidases), ajudando assim no desenvolvimento de medicamentos que bloqueiem a atividade dessas enzimas. Eles mostraram também que os parasitas são incapazes de sobreviver na ausência dessas enzimas. (fonte: Science Daily; artigo original: doi:10.1073/pnas.0911813107)

• Outro grupo de cientistas identificou proteínas produzidas pelo plasmódio que são eficazes em promover uma resposta imune que proteja as pessoas da doença. Eles fizeram isso compilando dados da literatura científica que estudaram a relação entre os anticorpos produzidos pelo sistema imune na fase em que os plasmódios estão invadindo as hemácias e a habilidade desses anticorpos em proteger da malária. Os autores identificaram que de um total de aproximadamente 100 proteínas, apenas seis haviam sido estudadas. Essas proteínas podem ser utilizadas na fabricação de uma vacina. (fonte: Science Daily; artigo original: doi:10.1371/journal.pmed.1000218)

• A malária é transmitida através das fêmeas dos mosquitos Anopheles, quando ela precisa se alimentar de sangue para produzir os ovos. Em tese é possível criar um "vacinador voador", ou seja, a vacina é aplicada através da picadura do mosquito. E tal mosquito transgênico foi criado por um grupo de pesquisadores japoneses, que fizeram com que as glândulas salivares de um mosquito do gênero Anopheles expressassem uma vacina experimental para a leishmaniose. Apesar de ser apenas um candidato de vacina (e note que não é para malária), a proteína SP15 aplicada através da picada do mosquito foi capaz de estimular a produção de anticorpos em camundongos. Essa técnica de engenharia genética pode levar a vacinas muito mais baratas (de graça, uma vez que os mosquitos geneticamente modificados sejam introduzidos no ambiente), indolores e focadas na população-alvo: pessoas que vivem em zonas endêmicas receberão várias doses da vacina. Porém ainda é apenas um modelo, dado que pode gerar vários questionamentos éticos - pessoas serão "vacinadas" sem consentimento e descontroladamente, e poderão recusar a liberação dos mosquitos em sua área. (fonte: Science Daily; artigo original: doi:10.1111/j.1365-2583.2010.01000.x)

Crédito da imagem: Why Files

Infecção viral associada à diabete tipo I

Pesquisadores italianos detectaram uma associação significante entre infecção por enterovirus e diabetes tipo I em crianças. Examinando 112 pacientes das unidades de endocrinologia pediátrica de Varese e Pisa entre 2 e 16 anos, os pesquisadores italianos detectaram baixa infectividade enteroviral e fragmentos genômicos em 83% dos pacientes com diabete tipo I, em comparação a apenas 7% das crianças sem a doença. Os pesquisadores são cuidadosos em afirmar que não se pode concluir nenhuma relação causal entre a infecção viral e diabete - ou seja, com esses dados não se pode afirmar que o enterovirus causa diabete, por exemplo - mas se os resultados forem comprovados em outros estudos (outras populações, por exemplo), o enterovirus poderá ser usado como marcador biológico de diabete juvenil.

Os resultados da pesquisa foram apresentados no encontro da Sociedade Americana de Microbiologia. A diabete tipo I, ou diabete juvenil, é uma doença auto-imune onde as células beta do pâncreas, produtoras de insulina, são atacadas pelo sistema imune do paciente (por isso o paciente precisa de injeções de insulina).

Fonte: Science Daily

Como sabemos o que sabemos?

O Exploratorium, museu de São Francisco de ciência, arte e percepção humana, criou uma exposição online sobre evidência e método científicos chamada "Como sabemos o que sabemos?". Há versões do site em inglês e espanhol.

Fonte: blog da revista "Evolução: Educação e Extensão"
Crédito da Imagem: site da exposição

O neandertal está morto! Viva o neandertal!

No primeiro post, vimos que os primeiros neandertais apareceram cerca de 400 mil anos atrás, que estavam restritos à Europa e à Ásia Ocidental, e que desapareceram há cerca de 30 mil anos. Humanos modernos também se originaram na África e foram se expandindo ao redor do globo, a partir de uns 80 mil anos atrás. Continuando então a leitura sobre o neandertal, vejamos agora o artigo mais comentado (e o comentário na revista).

A análise começou com uma amostra de 21 ossos sem importância morfológica de um sítio arqueológico na Croácia, de onde extraíram um pouco de material ósseo (com uma broca de dentista!). Dessa amostra os pesquisadores elegeram três ossos para realizar o sequenciamento,  vindos de três fêmeas e datados entre 38 e 44 mil anos. Esse material continha entre 95 e 99% de DNA microbiano (bactérias que colonizaram os ossos nos últimos milênios), e além disso estavam também contaminado por DNA humano difícil de distinguir do DNA neandertal devido à similaridade. Os autores da pesquisa passaram os últimos vinte anos desenvolvendo a tecnologia para sequenciar esse tipo de material, que inclui correção computadorizada da degradação química, enzimas que destroem seletivamente os contaminantes e busca em bases de dados dos segmentos sequenciados para verificar a origem.

Eles sequenciaram no total mais de 4 bilhões de pares de bases (sítios de DNA), para compor os 3 bilhões de pares de bases do genoma neandertal. Isso equivale a uma cobertura média de 1,3: bem menor que o outro trabalho com microarray que vimos antes, mas muito mais ampla pois aqui temos quase todo o genoma (algumas regiões não estão representadas). Este genoma neandertal é uma composição entre as três espécimes, e não o genoma de um único indivíduo. Eles comparam algumas regiões com outras sequencias de neandertais para confirmar, e o mais importante: compararam também com os genomas de cinco indivíduos atuais: dois africanos (de etnias distintas), um francês, um chinês e um papuásio (de Papua-Nova Guiné). A partir daí puderam fazer várias comparações estatísticas baseadas em variações da figura abaixo:

Árvore filogenética usada nas comparações entre os genomas alinhados
(figura modificada do artigo doi:10.1126/science.1188021)

Por exemplo, pode ser estimado que a divergência entre o genoma neandertal e o genoma humano de referência (aquele genoma "artificial" que tenta reproduzir nossa variabilidade genética) é mais ou menos 12% da divergência entre o genoma de chimpanzé e o genoma humano, enquanto os cinco genomas individuais apresentam divergência média entre 8 e 10%. Ou seja, os genomas individuais possuem quase a mesma distância do genoma humano de referência do que o genoma nenadertal. O que quer dizer que os neandertais são de fato muito próximos de um humano moderno - apesar de um pouquinho mais distintos.

Usando um raciocínio similar ao do outro trabalho publicado conjuntamente, os pesquisadores detectaram 78 substituições de nucleotídeo que modificaram uma proteína em humanos, após a separação de homens modernos e neandertais. Essas proteínas estão associadas a células epidérmicas, adesão celular (possivelmente cicatrização), movimento flagelar de espermatozóides, e transcrição gênica. Eles também encontraram várias regiões não-codantes (não são traduzidas para proteínas) que são únicas aos humanos modernos, e essas regiões são promissoras agora que começamos a entender sua importância - vide epigenética, microRNA e cia.

Outro método usado foi a detecção de regiões sujeitas à varredura seletiva (o nome em inglês é selective sweep, e quer dizer mais ou menos um "arrastão" seletivo), e se baseia no fato que quando um variante gênico é vantajoso, ele eventualmente poderá ser fixado na população, e caso contrário observaremos mais de um variante. Os autores usando esse método detectaram 212 regiões que podem estar sob esse tipo de seleção, entre elas genes associados a células epiteliais, autismo, diabete e esquizofrenia. Aqui cabe um aviso: isso não quer dizer que os neandertais tivessem esses problemas, muito menos que os genes foram selecionados para termos essas doenças! Não se sabe nem a função exata desses genes em humanos, apenas as consequencias de sua deficiência. Outro gene detectado pelo método é um fator de transcrição associado à displasia cleidocraniana (em inglês é cleiodocranial dysplasia, não estou seguro da minha tradução tabajara). Essa é uma doença que causa atraso na junção dos ossos do crânio, deformação do quadril e das clavículas, engrossamento dos arcos superciliares (ossos da sobrancelha) e anomalias dentárias - algumas características de neandertais.

De acordo com os novos dados, a divisão entre a linhagem que deu origem aos humanos modernos e a linhagem que originou os neandertais se deu entre 270 e 440 mil anos atrás, na África - estimativa parecida com a de 500 mil anos a partir do DNA mitocondrial. E a conclusão mais divulgada, que é a de que houve cruzamento entre humanos e neandertais - provavelmente entre 50 e 80 mil anos atrás, ou seja, depois de populações de humanos saírem da África mas antes de se expandirem para a Ásia, Oceania, Américas, etc. A fração do genoma dos três indivíduos não-africanos de origem neandertal é entre 1 e 4%, mas esse material não parece ser seletivamente relevante.

A baixa porcentagem de DNA neandertal no genoma do humano moderno indica que o contato entre ambos foi limitado - que paleontólogos já suspeitavam ser o caso. Outra evidência da pouca ou limitada hibridização é o fato de que o genoma do europeu, do asiático e do austronésio possuírem a mesma distância genética do neandertal: se o contato foi comum, espera-se que o europeu seja mais parecido do que o asiático, por exemplo, dado que os europeus teriam ficado (ops!) com os neandertais enquanto outros grupos se expandiriam para o leste. Usando uma analogia, imagine que você e seu irmão vão para a Romênia (e não, não há skype nem wikipedia nessa analogia). Vocês passam um ano por lá, e você então decide ir para a China, mas seu irmão permanece na Romênia. Após uns dez anos eu diria que seu irmão deve estar falando romeno melhor que você... enquanto isso, a sua irmã que ficou no Brasil o tempo todo não faz a menor idéia de como falar romeno. Essa irmã da estorinha seriam os africanos analisados na pesquisa. E continuando a analogia, eu descubro que tanto você quanto seu irmão falam um pouquinho de romeno, e dominam o chinês. Eu posso então desconfiar que seu irmão também foi prá China com você, após um ano na Romênia. Porém, na pesquisa real ainda falta estudar mais etnias africanas para verificar se não há ancestralidade neandertal mesmo, pois a diversidade genética africana é muito grande.

Mesmo com toda essa tecnologia, clonar um neandertal está fora de cogitação: além do genoma do neandertal com muito maior qualidade, teríamos que saber as modificações químicas, arranjos cromossômicos no núcleo e no material materno; o processo de clonagem depende ou de duas células (uma com o núcleo e outra com o óvulo) ou então de células-tronco reprogramáveis, o que é quase impossível; levanta muitas questões éticas - neandertais devem ter o status de humano, e há vários assuntos mais urgentes como pesquisas clínicas.

Referências:
Gibbons, A. (2010). Close Encounters of the Prehistoric Kind Science, 328 (5979), 680-684 DOI: 10.1126/science.328.5979.680
Green, R., Krause, J., Briggs, A., Maricic, T., Stenzel, U., Kircher, M., Patterson, N., Li, H., Zhai, W., Fritz, M., Hansen, N., Durand, E., Malaspinas, A., Jensen, J., Marques-Bonet, T., Alkan, C., Prufer, K., Meyer, M., Burbano, H., Good, J., Schultz, R., Aximu-Petri, A., Butthof, A., Hober, B., Hoffner, B., Siegemund, M., Weihmann, A., Nusbaum, C., Lander, E., Russ, C., Novod, N., Affourtit, J., Egholm, M., Verna, C., Rudan, P., Brajkovic, D., Kucan, Z., Gusic, I., Doronichev, V., Golovanova, L., Lalueza-Fox, C., de la Rasilla, M., Fortea, J., Rosas, A., Schmitz, R., Johnson, P., Eichler, E., Falush, D., Birney, E., Mullikin, J., Slatkin, M., Nielsen, R., Kelso, J., Lachmann, M., Reich, D., & Paabo, S. (2010). A Draft Sequence of the Neandertal Genome Science, 328 (5979), 710-722 DOI: 10.1126/science.1188021

Para saber mais:
Neandertal Genome Analysis Consortium Tracks at UCSC
Science Daily
Carl Zimmer
Neandertais, há quatro anos e hoje (primeiro post da série)
Como capturar um neandertal (segundo post da série)

Crédito da Imagem: artigo da Science

Como capturar um neandertal

Dos dois artigos descrevendo o genoma do neandertal, um que me pareceu ter recebido menos atenção foi um em colaboração com o laboratório de Cold Spring Harbor. Nele os autores descrevem a técnica de captura por hibridização em microarray, que permite "filtrar" regiões do genoma de interesse. As regiões interessantes são seqüencias de DNA que codificam para proteínas, e especificamente regiões em que a proteína humana é distinta da de chimpanzés e orangotangos. Como vimos antes, pode-se fazer com que o microarray detecte ao mesmo tempo um número enorme de moléculas. Nesse estudo eles desenharam as moléculas para que se associem a regiões ao redor das substituições de DNA específicas de humanos, compondo no total quase 14 mil substituições. Essa técnica mostrou-se muito útil em uma amostra como a de neandertal, que apresentava contaminação de 99,8% (presença indesejável de DNA bacterial ou de humanos).

Eles então usaram esse microarray para capturar selectivamente o DNA genômico de um osso de 49 mil anos de neandertal, extraído da caverna de El Sidrón, na Espanha. Ou seja, eles se concentraram nos genes humanos que são distintos dos outros primatas, e através dessa captura puderam identificar se os equivalentes neandertais se pareciam mais aos outros primatas ou a humanos. Em 91,5% dos casos o osso neandertal apresentou a versão "humana" da substituição no gene, e em 8,5% o DNA neandertal se parecia mais ao de chimpanzé - para o grupo de genes estudados que passou nos testes de contaminação.

Porém mesmo dentro da população humana há diversidade (ainda bem!), e assim os pesquisadores utilizaram a mesma técnica em um conjunto de 50 genomas humanos extraídos do Painel de Diversidade Genômica Humana (uma base de dados de genomas contemporâneos, considerados importantes por sua diversidade e raridade). Para esse conjunto de indivíduos 87,8% das substituições estão fixadas - ou seja, não há diversidade dado que todos apresentam o mesmo estado - e o resto é polimórfico. Combinando os dois resultados, verificaram que há 88 substituições fixadas (compartilhadas por todos) nas populações modernas onde os neandertais apresentam a forma ancestral. Ou seja, essas 88 modificações - em 83 genes, pois há genes com mais que uma substituição - são mais recentes que a divisão entre o humano moderno e os neandertais e podem ser importantes evolutivamente. A cobertura média foi de 5 vezes para as seqüências de neandertal e de 10 vezes para o DNA humano, onde "cobertura" é o número de vezes que uma mesma base foi sequenciada, e é uma medida de qualidade por redundância.

Os autores ressaltam que há uma limitação no estudo devido à diversidade de amostras: um estudo preliminar do grupo comparando com o "genoma de referência" humano (uma "média" do que seria nosso genoma) apontava para um número muito maior de aminoácidos diferentes do que comparando com os 50 genomas individuais. Talvez se levarmos em conta toda a variabilidade genética dos humanos modernos o número de aminoácidos seja ainda menor que os 88. Mas vale a pena estudar com cuidado esses genes, e é o que farão a partir de agora.

Referência:
Burbano, H., Hodges, E., Green, R., Briggs, A., Krause, J., Meyer, M., Good, J., Maricic, T., Johnson, P., Xuan, Z., Rooks, M., Bhattacharjee, A., Brizuela, L., Albert, F., de la Rasilla, M., Fortea, J., Rosas, A., Lachmann, M., Hannon, G., & Paabo, S. (2010). Targeted Investigation of the Neandertal Genome by Array-Based Sequence Capture Science, 328 (5979), 723-725 DOI: 10.1126/science.1188046


Para saber mais:
Science Daily
Neandertais há quatro anos e hoje (post anterior)

Obs: In memoriam ao professor Javier Fortea, um dos responsáveis pelo projeto, que infelizmente não verá este fruto de seu trabalho.

Neandertais, há quatro anos e hoje

A descoberta científica da semana, sem dúvida, foi o sequenciamento do genoma do neandertal. Para mim, talvez seja a descoberta do ano (e olha que este ano temos muitas novidades). Não apenas temos o genoma (quase) completo de um animal extinto, mas também é o animal mais próximo ao humano moderno (o Homo sapiens sapiens). O "nome completo" do homem de Neandertal é Homo neanderthalensis ou Homo sapiens neanderthalensis, e já dá uma dica de quão próximo ele é de nós: sem entrar na discussão se fazem parte ou não da mesma espécie, o fato de haver cruzamento entre ambos e gerarem descendentes férteis (nós!) aponta para uma resposta positiva.

Aliás, essa foi a conclusão mais divulgada dessa pesquisa: humanos modernos não-africanos possuem entre 1 e 4% de ancestralidade neandertal, ou seja, entre 1 e 4% das partes variáveis do genoma de europeus, asiáticos e austronésios (os genomas usados na comparação) vieram do cruzamento entre Homo sapiens e Homo neanderthalensis. E por que digo "não-africanos"? Um "Guia Rápido sobre neandertais" escrito por Jean-Jacques Hublin and Svante Pääbo em 2006 nos ajuda a entender:

• O homem de Neandertal é um humano arcaico extinto, descoberto em 1856 nas cavernas do Vale de Neander, na Alemanha (daí o nome). Desde então até hoje já foram descobertos mais de 400 fósseis classificados como neandertais, incluindo fósseis completos e de crianças. Eles eram musculosos, pesavam cerca de 80 quilos e se alimentavam de carne e gordura. Uma de suas características faciais marcantes são seus arcos superciliares grossos (os ossos sobre as sobrancelhas).
• Os neandertais estavam a confinados à Europa isolados climática e geograficamente da África, mas se expandiram até o Oriente Próximo e Ásia Central. O humano moderno, que estava na África, começou a se expandir por volta de 80 mil anos atrás, onde provavelmente conviveram com os neandertais (ainda que em locais distintos, isolados um do outro) por 50 mil anos, quando os neandertais desapareceram. Desse convívio (ainda que distante), parece que os neandertais imitaram a cultura (como uso de ornamentos) e copiaram a tecnologia (fabricação de utensílios) dos humanos modernos. Por isso descarta-se a hipótese de um genocídio dos neandertais cometido pelos humanos modernos: a extinção dos neandertais pode ser atribuída à falta de organização social e linguagem.
• Em 1997 os pesquisadores obtiveram DNA mitocondrial (de origem exclusivamente materna) daquele primeiro fóssil, descoberto em 1856. E esse DNA, juntamente com o de outros espécimes, era muito distinto do DNA de humanos modernos, e indicava que não havia fluxo gênico entre humanos modernos e neandertais, apesar do convívio. Esse DNA apontava para um ancestral comum entre os dois grupos há 500 mil anos atrás.

Ou seja, nem todos os humanos modernos participaram da migração para fora da África: as populações que migraram encontraram-se com neandertais - e ao contrário dos resultados de 1997, sabemos hoje que houve fluxo gênico sim; os que ficaram na África deram origem às populações africanas modernas. Outro detalhe interessante é que apesar do DNA mitocondrial não ter indícios de fluxo gênico, ele permitiu uma estimativa da época em que as linhagens divergiram muito próxima da estimativa atual, baseada no genoma. Espero comentar mais sobre esse trabalho em breve, afinal de contas agora é que começa a diversão.

neandertais e modernos anatomicamente corretos (extraído daqui)

Referência:
Hublin, J., & Pääbo, S. (2006). Neandertals Current Biology, 16 (4) DOI: 10.1016/j.cub.2006.02.009

Crédito da figura: Tom Rhodes

Testando a qualidade do leite com microarrays

Mesmo o gado de fazendas orgânicas está sujeito a doenças, e nesses casos antibióticos lhe são administrados. Como resíduos desses antibióticos podem passar ao leite, animais tratados não entram na cadeia de produção. Até agora os testes para se detectar a presença de antibióticos no leite eram baseado em meios de cultura (ou seja, testa-se a capacidade do leite de matar as bactérias), que é caro e laborioso. Cientistas alemães desenvolveram um método (acho que no Brasil chamam de "kit laboratorial", em inglês é "minilab") para detectar a presença de antibióticos no leite baseado em um microarray que pode ser usado várias vezes e leva apenas uns dez minutos.

"Microarray" quer dizer literalmente "micro-matriz", mas o termo no Brasil acabou virando "microarranjo", e é uma versão high-tech, em escala molecular do papel pega-mosca. O microarray é uma placa de vidro quadriculada, e cada quadradinho possui um tipo de molécula grudada no vidro em quantidade específica. No caso desse kit cada quadrado possui um antibiótico - muitas moléculas desse antibiótico, melhor dizendo - e, ao ser adicionado o leite que querem testar, adicionam também uma quantidade específica de anticorpos contra o antibiótico.

Assim, em cada quadrado temos o antibiótico da placa e do leite competindo pelos anticorpos. Se no leite não houver o antibiótico, todos os anticorpos se grudarão aos antibióticos da placa, e se no leite tiver muito do antibiótico a placa continuará limpinha pois todos os anticorpos se ligarão aos antibióticos do leite. Assim, depois de lavar a placa para retirar o leite, a quantidade de anticorpos restante no quadradinho indica o quanto do antibiótico em questão havia no leite (mesmo lavando, o anticorpo não sai). Os anticorpos brilham - como nos filmes policiais em que o sangue brilha quando sob uma luz azul - e assim a intensidade do brilho indica o quanto de cada antibiótico havia no leite.

Exemplo de microarray (essa é uma imagem já processada pelo computador, em que as cores dizem se a placa tem mais ou menos da molécula - anticorpo - que uma placa padrão)

Fonte: Science Daily e Eurekalert.

A ver

Se consigo escrever algo aqui...