segunda-feira, 28 de junho de 2010
domingo, 27 de junho de 2010
Dez anos de genoma humano
Uma década se passou desde o anúncio histórico do sequenciamento dos 3 bilhões de bases que compõem nosso genoma. Sergio Pena faz um balanço de como evoluiu a tecnologia da genômica e o que devemos esperar dessa ciência no futuro.
Por: Sergio Danilo Pena
Atualizado em 11/06/2010
Em 26 de junho de 2000, Francis Collins e J. Craig Venter anunciaram, em cerimônia na Casa Branca, com a presença do presidente Bill Clinton, que haviam completado o primeiro rascunho do genoma humano. Comemoramos aqui o décimo aniversário desse evento, fazendo uma avaliação do mundo genômico deste então.
Os dois cientistas protagonistas do feito histórico não poderiam ser mais diferentes. Francis Collins (1950-), médico-geneticista, dirigia na época o Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano, vinculado aos Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos (NIH).
J. Craig Venter (1946-), biólogo, enfant-gâté da genômica, estava à frente da companhia Celera, fundada por ele com capital da Perkin-Elmer, empresa esta que havia desenvolvido e comercializava sequenciadores de DNA. Os projetos de sequenciamento do genoma humano que cada um deles capitaneava de forma independente refletiam bem as personalidades divergentes dos diretores.
O projeto público, internacional, sob a batuta de Francis Collins nos Estados Unidos e John Sulston na Inglaterra, era cuidadoso, meticuloso, voltado para a aquisição de dados seguros, construindo o genoma humano cromossomo por cromossomo. Já o projeto da Celera era rápido, arriscado, intensivo em computação, propondo-se a sequenciar todo o genoma de uma vez.
Desde o marcante anúncio de 2000, as carreiras dos dois personagens mudaram bastante. Francis Collins continuou a fazer pesquisa genômica e dedicou-se além disso a tentar uma reconciliação da religião e da ciência, tendo escrito a esse respeito um best-seller, A linguagem de Deus (disponível no Brasil). Atualmente, ele é o diretor dos NIH.
Craig Venter foi despedido da Celera em 2002 por não ter conseguido montar um plano de negócios lucrativo a partir da sequência do genoma humano.
Ele, então, fundou o Craig Venter Institute, dedicado à pesquisa na nova área de biologia sintética. Recentemente, esteve em todas as manchetes pela construção de uma bactéria primitiva (Mycoplasma mycoides) controlada por um genoma sintetizado quimicamente em seu laboratório.
Venter, um velejador entusiástico, também fez em seu iate Sorcerer II uma viagem de volta ao mundo coletando amostras de água dos vários oceanos para usá-las em estudos genômicos das suas variadas comunidades bacterianas (metagenômica). Essas pesquisas estão relatadas em uma série de fascinantes artigos disponíveis gratuitamente na internet.
A genômica de 2000 a 2010
O Projeto Genoma Humano público foi iniciado oficialmente em 1989 como um esforço internacional, com a estimativa de custar 1 dólar por base de DNA sequenciada, ou seja, 3 bilhões de dólares no total. A Human Genome Organization (Hugo) fazia a coordenação multinacional do projeto. A propósito, eu participei do conselho diretor da Hugo por dois anos (1994-1996).
O custo do projeto nos 11 anos de sequenciamento até 2000 foi um pouco menor –cerca de 2 bilhões de dólares. Estima-se que o projeto público tenha usado 600 sequenciadores de DNA espalhados em laboratórios de vários países. Por outro lado, a Celera utilizou cerca de 300 sequenciadores, todos sob o mesmo teto.
Vale a pena lembrar que o mundo científico teve de esperar até 2001 para ver em detalhe os resultados do primeiro rascunho do genoma humano. Os dados do projeto público finalmente apareceram em 11 artigos acompanhados de um número semelhante de comentários na edição de 15 de fevereiro de 2001 da Nature. Os dados da Celera apareceram um dia depois, no número de 16 de fevereiro da Science.
O Projeto Genoma Humano só terminou oficialmente em abril de 2003, 50 anos após a descoberta seminal da estrutura molecular do DNA por James Watson e Francis Crick, que havia sido descrita em 25 de abril de 1953 na Nature.
Entretanto, foi apenas mais tarde ainda, em 2007, que foi descrita a primeira sequência genômica completa diploide de um único indivíduo. Essa sequência é conhecida como HuRef e o genoma, no caso, era o do próprio Craig Venter.
Nova revolução genômica
Hoje, em 2010, estamos vivendo uma nova revolução genômica, alavancada por sequenciadores de DNA de segunda geração, altamente paralelos, 50 mil vezes mais rápidos do que os de 2000! As atuais plataformas de sequenciamento das empresas americanas Applied Biosystems, Helicos e Illumina podem ler mais de 30 bilhões de pares de base de DNA em um único dia.
Isso significa que um único equipamento de nova geração faz o mesmo trabalho que 30 mil sequenciadores do modelo usado em 2000! Por outro lado, essas milhões de bases lidas estão em fragmentos muito pequenos que, para a montagem de um genoma completo, têm de ser concatenados como em um quebra-cabeça gigantesco.
Existe uma relação inversa entre o tamanho dos fragmentos e ao grau de cobertura necessária para uma montagem confiável do genoma. O Projeto Genoma Humano envolveu aproximadamente 30 milhões de leituras de aproximadamente 800 pares de base em comprimento. Isso corresponde a cerca de 24 bilhões de bases, ou seja, uma cobertura de aproximadamente oito vezes o genoma humano, que contém 3 bilhões de bases.
Já para montar um genoma humano com sequenciadores de segunda geração, que só leem fragmentos pequenos, precisaríamos de uma cobertura bem maior, de pelo menos 30 vezes – ou seja, 90 bilhões de bases.
Pesquisadores chineses conseguiram, recentemente, montar o genoma do panda gigante dessa forma. De fato, os chineses querem ser a próxima grande potência do sequenciamento genômico. Corre pela internet a notícia de que o Instituto de Genética de Pequim está comprando 128 (!) sequenciadores HiSeq 2000 da Illumina, a coqueluche do momento, pois cada corrida gera 100 bilhões de pares de base em fragmentos de DNA de cerca de 100 pares de base.
Um desses equipamentos de segunda geração seria capaz de sequenciar um genoma humano em um só dia, a um custo de apenas cerca de 6 mil dólares em reagentes! Assim, a genômica pessoal emerge como uma possibilidade concreta e há perspectivas de que em poucos anos seja possível sequenciar comercialmente o genoma de qualquer pessoa por cerca de mil dólares. Isto será de fundamental importância para o campo emergente da medicina genômica.
O genoma do Homo neanderthalensis
Nada é mais ilustrativo da explosão genômica dos últimos tempos do que o anúncio do primeiro rascunho do genoma do homem de Neandertal (Homo neanderthalensis), o parente evolucionário mais próximo do Homo sapiens, publicado no último dia 7 de maio, 10 anos após o anúncio de Collins e Venter em 2000. Esse trabalho espetacular foi realizado pelo grupo do geneticista sueco Svante Paabo no Instituto Max Planck de Genética Evolucionária em Leipzig, Alemanha.
É interessante lembrar que o sequenciamento de espécimes arqueológicos apresenta uma variedade de problemas sérios. Um deles é a degradação do DNA em fragmentos menores do que 200 pares de base. Mas como o sequenciamento de nova geração é feito em segmentos pequenos, o empecilho não é tão grave hoje em dia.
Outro problema é que uma grande proporção (mais de 90% em alguns casos) do DNA obtido dos ossos arqueológicos é bacteriano. A equipe de Paabo desenvolveu várias estratégias para fazer o enriquecimento do DNA do Neandertal, usando enzimas de restrição e hibridização preparativa em microarranjos de DNA.
Após vencer uma série de batalhas técnicas – inclusive de contaminação com DNA humano –, o grupo de Paabo finalmente obteve 5,3 bilhões de bases de sequência de DNA do Homo neanderthalensis, a partir de três espécimes diferentes. A maior parte da sequência (75%) foi obtida com o sequenciador da Illumina em pequenos fragmentos e, o restante, com o sequenciador 454 da Roche, que não é tão rápido, mas fornece sequências um pouco maiores.
A cobertura de apenas 1,6 vezes do genoma Neandertal não é nem de longe suficiente para fazer a montagem de novo do genoma (com fragmentos tão pequenos seria necessária uma cobertura de mais de 30 vezes).
Para contornar esse obstáculo e chegar ao primeiro rascunho, a equipe de Paabo usou o arcabouço do genoma humano e do genoma do chimpanzé. Sem dúvida foi um tour de force, um trabalho fabuloso.
Assim, em 10 anos miraculosos fomos do genoma do Homo sapiens ao genoma do Homo neanderthalensis, abrindo nesse processo as portas da genômica pessoal e da genômica arqueológica. Certamente os próximos 10 anos vão ser tremendamente estimulantes do ponto de vista genômico. Imagino as maravilhas que virão por aí – mal posso conter minha curiosidade...
PS – Após escrever esta coluna, já recebi notícias de novas fabulosas engenhosidades genômicas. Em artigo publicado on-line em maio, a Nature Methods relata que uma nova técnica de sequenciamento em tempo real de moléculas únicas permite a leitura direta do status de metilação das bases do DNA.
A capacidade de obter dados epigenômicos da metilação das bases, ao mesmo tempo que adquirimos a sequência genômica das mesmas, adicionará uma camada extra de informação sobre a regulação das células e os mecanismos das doenças.
(Para entender melhor o que é metilação de DNA e epigenética, recomendo a leitura das colunas "A guerra (genômica) dos sexos" e "Viva Lamarck (!?)", em que abordo essa questão, e do Glossário de Termos Técnicos que preparei para esta coluna.)
Sergio Danilo Pena
Departamento de Bioquímica e Imunologia
Universidade Federal de Minas Gerais
Por: Sergio Danilo Pena
Atualizado em 11/06/2010
Em 26 de junho de 2000, Francis Collins e J. Craig Venter anunciaram, em cerimônia na Casa Branca, com a presença do presidente Bill Clinton, que haviam completado o primeiro rascunho do genoma humano. Comemoramos aqui o décimo aniversário desse evento, fazendo uma avaliação do mundo genômico deste então.
Os dois cientistas protagonistas do feito histórico não poderiam ser mais diferentes. Francis Collins (1950-), médico-geneticista, dirigia na época o Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano, vinculado aos Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos (NIH).
J. Craig Venter (1946-), biólogo, enfant-gâté da genômica, estava à frente da companhia Celera, fundada por ele com capital da Perkin-Elmer, empresa esta que havia desenvolvido e comercializava sequenciadores de DNA. Os projetos de sequenciamento do genoma humano que cada um deles capitaneava de forma independente refletiam bem as personalidades divergentes dos diretores.
O projeto público, internacional, sob a batuta de Francis Collins nos Estados Unidos e John Sulston na Inglaterra, era cuidadoso, meticuloso, voltado para a aquisição de dados seguros, construindo o genoma humano cromossomo por cromossomo. Já o projeto da Celera era rápido, arriscado, intensivo em computação, propondo-se a sequenciar todo o genoma de uma vez.
Desde o marcante anúncio de 2000, as carreiras dos dois personagens mudaram bastante. Francis Collins continuou a fazer pesquisa genômica e dedicou-se além disso a tentar uma reconciliação da religião e da ciência, tendo escrito a esse respeito um best-seller, A linguagem de Deus (disponível no Brasil). Atualmente, ele é o diretor dos NIH.
Craig Venter foi despedido da Celera em 2002 por não ter conseguido montar um plano de negócios lucrativo a partir da sequência do genoma humano.
Ele, então, fundou o Craig Venter Institute, dedicado à pesquisa na nova área de biologia sintética. Recentemente, esteve em todas as manchetes pela construção de uma bactéria primitiva (Mycoplasma mycoides) controlada por um genoma sintetizado quimicamente em seu laboratório.
Venter, um velejador entusiástico, também fez em seu iate Sorcerer II uma viagem de volta ao mundo coletando amostras de água dos vários oceanos para usá-las em estudos genômicos das suas variadas comunidades bacterianas (metagenômica). Essas pesquisas estão relatadas em uma série de fascinantes artigos disponíveis gratuitamente na internet.
A genômica de 2000 a 2010
O Projeto Genoma Humano público foi iniciado oficialmente em 1989 como um esforço internacional, com a estimativa de custar 1 dólar por base de DNA sequenciada, ou seja, 3 bilhões de dólares no total. A Human Genome Organization (Hugo) fazia a coordenação multinacional do projeto. A propósito, eu participei do conselho diretor da Hugo por dois anos (1994-1996).
O custo do projeto nos 11 anos de sequenciamento até 2000 foi um pouco menor –cerca de 2 bilhões de dólares. Estima-se que o projeto público tenha usado 600 sequenciadores de DNA espalhados em laboratórios de vários países. Por outro lado, a Celera utilizou cerca de 300 sequenciadores, todos sob o mesmo teto.
Vale a pena lembrar que o mundo científico teve de esperar até 2001 para ver em detalhe os resultados do primeiro rascunho do genoma humano. Os dados do projeto público finalmente apareceram em 11 artigos acompanhados de um número semelhante de comentários na edição de 15 de fevereiro de 2001 da Nature. Os dados da Celera apareceram um dia depois, no número de 16 de fevereiro da Science.
O Projeto Genoma Humano só terminou oficialmente em abril de 2003, 50 anos após a descoberta seminal da estrutura molecular do DNA por James Watson e Francis Crick, que havia sido descrita em 25 de abril de 1953 na Nature.
Entretanto, foi apenas mais tarde ainda, em 2007, que foi descrita a primeira sequência genômica completa diploide de um único indivíduo. Essa sequência é conhecida como HuRef e o genoma, no caso, era o do próprio Craig Venter.
Nova revolução genômica
Hoje, em 2010, estamos vivendo uma nova revolução genômica, alavancada por sequenciadores de DNA de segunda geração, altamente paralelos, 50 mil vezes mais rápidos do que os de 2000! As atuais plataformas de sequenciamento das empresas americanas Applied Biosystems, Helicos e Illumina podem ler mais de 30 bilhões de pares de base de DNA em um único dia.
Isso significa que um único equipamento de nova geração faz o mesmo trabalho que 30 mil sequenciadores do modelo usado em 2000! Por outro lado, essas milhões de bases lidas estão em fragmentos muito pequenos que, para a montagem de um genoma completo, têm de ser concatenados como em um quebra-cabeça gigantesco.
Existe uma relação inversa entre o tamanho dos fragmentos e ao grau de cobertura necessária para uma montagem confiável do genoma. O Projeto Genoma Humano envolveu aproximadamente 30 milhões de leituras de aproximadamente 800 pares de base em comprimento. Isso corresponde a cerca de 24 bilhões de bases, ou seja, uma cobertura de aproximadamente oito vezes o genoma humano, que contém 3 bilhões de bases.
Já para montar um genoma humano com sequenciadores de segunda geração, que só leem fragmentos pequenos, precisaríamos de uma cobertura bem maior, de pelo menos 30 vezes – ou seja, 90 bilhões de bases.
Pesquisadores chineses conseguiram, recentemente, montar o genoma do panda gigante dessa forma. De fato, os chineses querem ser a próxima grande potência do sequenciamento genômico. Corre pela internet a notícia de que o Instituto de Genética de Pequim está comprando 128 (!) sequenciadores HiSeq 2000 da Illumina, a coqueluche do momento, pois cada corrida gera 100 bilhões de pares de base em fragmentos de DNA de cerca de 100 pares de base.
Um desses equipamentos de segunda geração seria capaz de sequenciar um genoma humano em um só dia, a um custo de apenas cerca de 6 mil dólares em reagentes! Assim, a genômica pessoal emerge como uma possibilidade concreta e há perspectivas de que em poucos anos seja possível sequenciar comercialmente o genoma de qualquer pessoa por cerca de mil dólares. Isto será de fundamental importância para o campo emergente da medicina genômica.
O genoma do Homo neanderthalensis
Nada é mais ilustrativo da explosão genômica dos últimos tempos do que o anúncio do primeiro rascunho do genoma do homem de Neandertal (Homo neanderthalensis), o parente evolucionário mais próximo do Homo sapiens, publicado no último dia 7 de maio, 10 anos após o anúncio de Collins e Venter em 2000. Esse trabalho espetacular foi realizado pelo grupo do geneticista sueco Svante Paabo no Instituto Max Planck de Genética Evolucionária em Leipzig, Alemanha.
É interessante lembrar que o sequenciamento de espécimes arqueológicos apresenta uma variedade de problemas sérios. Um deles é a degradação do DNA em fragmentos menores do que 200 pares de base. Mas como o sequenciamento de nova geração é feito em segmentos pequenos, o empecilho não é tão grave hoje em dia.
Outro problema é que uma grande proporção (mais de 90% em alguns casos) do DNA obtido dos ossos arqueológicos é bacteriano. A equipe de Paabo desenvolveu várias estratégias para fazer o enriquecimento do DNA do Neandertal, usando enzimas de restrição e hibridização preparativa em microarranjos de DNA.
Após vencer uma série de batalhas técnicas – inclusive de contaminação com DNA humano –, o grupo de Paabo finalmente obteve 5,3 bilhões de bases de sequência de DNA do Homo neanderthalensis, a partir de três espécimes diferentes. A maior parte da sequência (75%) foi obtida com o sequenciador da Illumina em pequenos fragmentos e, o restante, com o sequenciador 454 da Roche, que não é tão rápido, mas fornece sequências um pouco maiores.
A cobertura de apenas 1,6 vezes do genoma Neandertal não é nem de longe suficiente para fazer a montagem de novo do genoma (com fragmentos tão pequenos seria necessária uma cobertura de mais de 30 vezes).
Para contornar esse obstáculo e chegar ao primeiro rascunho, a equipe de Paabo usou o arcabouço do genoma humano e do genoma do chimpanzé. Sem dúvida foi um tour de force, um trabalho fabuloso.
Assim, em 10 anos miraculosos fomos do genoma do Homo sapiens ao genoma do Homo neanderthalensis, abrindo nesse processo as portas da genômica pessoal e da genômica arqueológica. Certamente os próximos 10 anos vão ser tremendamente estimulantes do ponto de vista genômico. Imagino as maravilhas que virão por aí – mal posso conter minha curiosidade...
PS – Após escrever esta coluna, já recebi notícias de novas fabulosas engenhosidades genômicas. Em artigo publicado on-line em maio, a Nature Methods relata que uma nova técnica de sequenciamento em tempo real de moléculas únicas permite a leitura direta do status de metilação das bases do DNA.
A capacidade de obter dados epigenômicos da metilação das bases, ao mesmo tempo que adquirimos a sequência genômica das mesmas, adicionará uma camada extra de informação sobre a regulação das células e os mecanismos das doenças.
(Para entender melhor o que é metilação de DNA e epigenética, recomendo a leitura das colunas "A guerra (genômica) dos sexos" e "Viva Lamarck (!?)", em que abordo essa questão, e do Glossário de Termos Técnicos que preparei para esta coluna.)
Sergio Danilo Pena
Departamento de Bioquímica e Imunologia
Universidade Federal de Minas Gerais
quarta-feira, 23 de junho de 2010
Além do urânio
Este ano, pesquisadores na Rússia conseguiram sintetizar o elemento químico de número atômico 117 – o 26º transurânico. No Estúdio CH, o físico Odilon Tavares, do CBPF, fala sobre a importância destes elementos criados artificialmente.
Na tabela periódica estão listados os 92 elementos que ocorrem naturalmente na natureza.
O último deles é o urânio. Acima dele vêm os transurânicos, elementos sintetizados artificialmente que têm número atômico superior a 92 – ou seja, o núcleo mais pesado que o urânio. De acordo com Odilon Tavares, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, conhecer as propriedades destes elementos é difícil devido a seu alto grau de instabilidade – alguns deles têm meia-vida de poucos microssegundos.
Tavares explica o que são e como são produzidos os transurânicos, o primeiro dos quais foi descoberto em 1940. Segundo o físico, a síntese do de número atômico 117 é importante porque é o que apresenta o maior número de nêutrons já observado – e que tende a apresentar maior estabilidade nuclear.
Tavares fala ainda das insistentes pesquisas para chegar à chamada ilha de estabilidade, situação na qual os núcleos atômicos teriam “números mágicos” de prótons e nêutrons, que gerariam a maior estabilidade possível.
Na tabela periódica estão listados os 92 elementos que ocorrem naturalmente na natureza.
O último deles é o urânio. Acima dele vêm os transurânicos, elementos sintetizados artificialmente que têm número atômico superior a 92 – ou seja, o núcleo mais pesado que o urânio. De acordo com Odilon Tavares, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, conhecer as propriedades destes elementos é difícil devido a seu alto grau de instabilidade – alguns deles têm meia-vida de poucos microssegundos.
Tavares explica o que são e como são produzidos os transurânicos, o primeiro dos quais foi descoberto em 1940. Segundo o físico, a síntese do de número atômico 117 é importante porque é o que apresenta o maior número de nêutrons já observado – e que tende a apresentar maior estabilidade nuclear.
Tavares fala ainda das insistentes pesquisas para chegar à chamada ilha de estabilidade, situação na qual os núcleos atômicos teriam “números mágicos” de prótons e nêutrons, que gerariam a maior estabilidade possível.
Répteis marinhos de sangue quente
O esquema reúne os principais grupos de répteis marinhos, mostrando como as formas ancestrais, ectotérmicas, foram dando origem as formas endotérmicas (imagem: reprodução/ Science).
Reconstrução de um plesiossauro coletado pela equipe do Museu Nacional/UFRJ na Antártica, feita pelo paleoescultor Orlando Grillo (foto: Alexander Kellner).
Como determinar o metabolismo de espécies extintas? Uma análise de isótopos mostrou que alguns répteis marinhos pré-históricos conseguiam controlar a temperatura interna, ao contrário de seus distantes parentes atuais.
Por: Alexander Kellner
Publicado em 21/06/2010 | Atualizado em 21/06/2010
Saber como funcionava o metabolismo de animais extintos é sempre um problema, sobretudo quando pertencem a grupos que não deixaram descendentes. Este é o caso dos répteis marinhos que dominaram os mares durante a era Mesozóica, enquanto seus parentes distantes – os dinossauros – predominavam em terreno firme.
Uma pesquisa liderada por Aurélien Bernard, da Universidade de Lyon (França), acaba de ser publicada na Science e parece ter solucionado o problema ao empregar uma técnica bem interessante: a análise de isótopos de oxigênio encontrado em fósseis de répteis marinhos, e sua comparação com os de peixes da mesma época.
Os três principais grupos de répteis que dominaram os mares da era Mesozoica são: os ictiossauros, os plesiossauros e os mosassauros. Curiosamente, os três se originaram de espécies terrestres, tendo, de forma independente, conquistado os mares entre o período Triássico e o Cretáceo (há cerca de 250-65 milhões de anos), quando se extinguiram.
Os ictiossauros, cujo tamanho variava de um a 16 metros, foram talvez os que melhor se adaptaram ao ambiente aquático. Tinham uma forma semelhante à de um golfinho atual, incluindo a grande nadadeira na parte dorsal do corpo.
Os plesiossauros, caracterizados por terem um pescoço maior do que os demais répteis marinhos, podiam ter de dois a 14 metros de comprimento. Devido ao formato de seus membros anteriores e posteriores, que pareciam poderosos remos, acredita-se que esses répteis ‘voavam’ dentro da água.
Por último, temos os mosassauros, que pertencem ao grupo dos lagartos marinhos. Tipicamente, atingiam tamanhos de três a seis metros, apesar de também terem sido registradas formas gigantescas.
Frio demais para répteis
De acordo com o registro fóssil, os ictossauros, plesiossauros e mosassauros foram encontrados em águas frias, preservados em depósitos na Austrália e até mesmo na Antártica. Nesse tipo de ambiente frio, répteis tipicamente ectotérmicos não conseguem se adaptar – o registro fóssil de espécies de tartarugas e crocodilomorfos, por exemplo, é inexistente perto dos polos.
É verdade que, durante o Cretáceo, as temperaturas médias do planeta eram maiores que as atuais – há quem defenda que não existiam as capas polares de gelo como hoje em dia. Mesmo assim, estudos paleoambientais demonstraram que a temperatura da água podia ser bastante fria, chegando a valores negativos.
Tal fato intrigou os cientistas, que começaram a pensar que alguns répteis marinhos do passado podiam ter um metabolismo diferente da maioria dos répteis.
De uma maneira bem simplificada, podemos separar os animais em seres endotérmicos e ectotérmicos, de acordo como o seu metabolismo. Fala-se em endotermismo quando o animal consegue gerar calor e manter a temperatura de seu corpo estável. Já os animais ectotérmicos – característica comum a todos os répteis de hoje – obtêm a maior parte de seu calor corporal do meio ambiente.
As diferenças são facilmente perceptíveis. Assim como as vantagens: um animal que pode controlar a temperatura de seu corpo fica menos dependente do meio ambiente. Porém, isso tem um preço: um animal endotérmico precisa de mais energia, o que significa a necessidade de mais alimento, e de boa qualidade.
Peixes como termômetro
Para tentar estabelecer o metabolismo dos três grupos de répteis marinhos mencionados de forma mais empírica, Aurélien Bernard e seus colaboradores elaboraram um modelo muito interessante. Como já foi constatado experimentalmente, a presença de isótopos de oxigênio (no caso δ18O preservados em fosfato (que compõe ossos e dentes) está diretamente relacionada à temperatura do corpo (ou seja, ao metabolismo do animal) e à composição da água ingerida.
De uma forma simplificada, os cientistas mediram a composição do isótopo δ18O nos dentes de répteis marinhos e o compararam com o mesmo isótopo de ossos e dentes de peixes encontrados no mesmo depósito. O valor encontrado nos peixes deveria ser, segundo o estudo, bem parecido com o valor da temperatura da água onde esses animais viviam.
Assim, diferenças significativas entre os valores de isótopos encontrados indicariam diferenças entre a temperatura do corpo dos répteis marinhos e a do ambiente onde viviam.
Quanto mais parecidos os valores, maior a probabilidade de que o réptil em questão dependesse do ambiente para manter sua temperatura corporal; quanto mais díspares, maiores as chances de se presumir que o animal não dependia do ambiente para regular a temperatura do seu corpo – podendo, assim, ser considerado como endotérmico.
Os resultados
O estudo dos paleontólogos e geoquímicos demonstrou que as maiores diferenças entre os valores de isótopos estão nos ictiossauros e nos plesiossauros – ou seja, os dados indicam que eles eram endotérmicos, e que mantinham uma temperatura corporal constante estimada em 35º C (com até dois graus de variação para cima ou para baixo).
Nos mosassauros analisados, no entanto, os valores medidos indicam que esses répteis devem ter sido mais dependentes da temperatura do ambiente, sendo, portanto, ectotérmicos.
Os resultados obtidos nesse estudo parecem confirmar algumas ideias sobre os répteis marinhos. Os ictiossauros e os plesiossauros são considerados animais que podiam nadar por grandes distâncias, e, inclusive, perseguir suas presas.
Já os mosassauros são tidos como predadores que emboscavam as suas presas, o que indica que podiam, por curto espaço de tempo, nadar muito rapidamente para capturar peixes ou outros organismos, mas, caso não os alcançassem logo, perdiam o seu alimento.
Problemas e avanços
Como se pode imaginar, nem tudo são flores em um estudo assim. Entre os problemas em se basear na comparação de dados isotópicos está a possibilidade de os peixes não terem vivido exatamente no mesmo período que os répteis marinhos.
Ainda que encontrados em um mesmo depósito, as pequenas lâminas ou mesmo camadas que os separam podem significar uma variação de tempo de dezenas ou até centenas de anos. E nós sabemos que isso pode, em termos de temperatura, significar bastante.
Outro problema um pouco mais complexo é a possibilidade de os isótopos de oxigênio estudados terem sofrido modificações por influência dos processos formadores da rocha (conjuntamente denominados de diagênese).
Seja como for, o resultado de Aurélien Bernard e colegas é uma amostra da sofisticação do estudo da paleontologia. Técnicas refinadas com medições de elementos preservados nos esqueletos dos animais podem fornecer muitas informações sobre como viviam e funcionavam formas extintas.
Alexander Kellner
Museu Nacional/UFRJ
Academia Brasileira de Ciências
segunda-feira, 21 de junho de 2010
Dispersão dos Mamíferos
Diversidade
Os mamíferos apresentam um número relativamente pequeno de espécies se comparado com as aves (9 600) ou com os peixes (35 000), e até insignificante se comparado com os moluscos (100 000) e os crustáceos e insetos (10 000 000). Seus números estão mais próximos aos répteis (6 000) e aos anfíbios (5 200). Entretanto, na diversidade corpórea, tipos locomotores, adaptação ao habitat, ou estratégias alimentares, os mamíferos excedem todas as demais classes.
O tamanho corpóreo dos mamíferos é altamente variável, sendo seus extremos a baleia-azul (Balaenoptera musculus) com 30 metros de comprimento e chegando a pesar 190 toneladas, o maior mamífero já existente; o elefante africano (Loxodonta africana) com 3,5 metros de altura (até os ombros) e 6,6 toneladas, o maior mamífero terrestre atual; e o musaranho-pigmeu (Suncus etruscus) e o morcego-nariz-de-porco-de-kitti (Craseonycteris thonglongyai) com cerca de 3-4 centímetros de comprimento e até 2 gramas de peso, os menores mamíferos até hoje descobertos.
[editar] Distribuição geográfica
Os mamíferos estão distribuídos praticamente em todas as regiões do globo, incluindo a Antártida, onde focas são encontradas na sua zona costeira. No polo norte, têm sido encontrados ursos-polares (Ursus maritimus) até 88°N e focas-aneladas (Phoca hispida) têm alcançado as vizinhanças do Pólo Norte. Mamíferos são encontrados em todos os continentes remanescentes, em praticamente todas as ilhas, e em todos os mares e oceanos da Terra.
Mamíferos marinhos podem ser encontrados a uma profundidade de até 1000 metros, enquanto mamíferos terrestres podem ser vistos do nível do mar até elevações acima dos 6500 metros. Eles estão distribuídos em todos os biomas, incluindo tundra, desertos, savanas e florestas. Espécies de várias famílias têm se adaptado ao modo de vida aquático em pântanos, lagos e rios. Eles estão presentes, tanto abaixo da superfície terrestre, no caso de animais subterrâneos e escavadores, quanto acima dela, nos galhos das árvores no caso dos animais arbóreos, ou nos céus, através do vôo, no caso dos morcegos.
A distribuição geográfica dos mamíferos é muito variada. A ordem Tubulidentata, cujo único representante é o porco-da-terra (Orycteropus afer) é endêmica da África. Os monotremados (ornitorrinco e as equidnas) e quatro ordens de marsupiais (Dasyuromorphia, Notoryctemorphia, Peramelemorphia, Diprotodontia) estão confinados à região australiana. Duas ordens de marsupiais (Paucituberculata e Microbiotheria) são encontradas somente numa área restrita da América do Sul. As duas maiores ordens, Rodentia e Chiroptera, ocorrem naturalmente em todos os continentes, exceto Antártida, e foram os únicos a terem alcançado muitas ilhas oceânicas. Artiodátilos e carnívoros ocorrem em todos os continentes, exceto Antártida e Austrália, embora representantes de ambos tenham sido introduzidos na Austrália. Os cetáceos e os pinipédios são os grupos mais amplamente distribuídos pelo planeta.
Variação similar ocorre no nível de família e espécie. Nenhuma espécie de mamífero é naturalmente cosmopolita, ou seja, ocorra em todo o mundo, embora algumas espécies tenham uma ampla distribuição cobrindo vários continentes. O lobo (Canis lupus) e a raposa-vermelha (Vulpes vulpes) são os animais terrestres mais amplamente distribuídos cobrindo grande parte do Hemisfério Norte. No Novo Mundo, a onça-parda (Puma concolor) apresenta a maior distribuição, ocorrendo do Canadá ao Chile. No outro extremo, certas espécies possuem distribuição restrita, não passando de poucos quilômetros quadrados, como por exemplo, a toupeira-dourada da África do Sul.
Outros mamíferos apresentam uma distribuição descontínua. Ela pode ser natural, como é o caso da lebre-da-eurásia (Lepus timidus) que habita as regiões polares e boreais da Eurásia, mas uma população é encontrada nos Alpes, uma relíquia da última era glacial. Ou pode ser um fenômeno induzido pelo homem, como no caso do leão (Panthera leo), que atualmente é encontrado em partes da leste e sul da África e na Índia, mas que já habitou o norte da África, Oriente Médio, sul da Europa e sul da Ásia, e até mesmo a América do Norte, no final do Pleistoceno.
A diversidade e a riqueza da fauna mamífera são influenciadas por diversos fatores complexos combinados, entre eles, a história evolutiva, o grau de isolamento e a complexidade do habitat.
sexta-feira, 18 de junho de 2010
Tectônica - Quebras silenciosas
Divulgação Científica
Quebras silenciosas
17/6/2010
Agência FAPESP – Quando placas na crostra terrestre se rompem, isso nem sempre implica a ocorrência de grandes erupções vulcânicas. A conclusão é de um estudo publicado nesta quinta-feira (17/6) na revista Nature.
A pesquisa explica por que algumas partes do mundo experimentaram erupções de grande porte há milhões de anos, enquanto outras não.
A crosta terrestre é dividida em placas que estão em constante movimento – em períodos de tempo de milhões de anos. As placas ocasionalmente colidem umas com as outras ou se fundem. Também podem quebrar, formando novas.
Quando uma placa tectônica se quebra, uma coluna de rocha derretida pode ser ejetada do interior terrestre, causando uma forte atividade vulcânica na superfície.
Quando a crosta se abriu, promovendo a deriva continental que deu origem às atuais América do Norte e Europa, há cerca de 54 milhões de anos, o processo provocou uma atividade vulcânica intensa no espaço aberto.
Os cientistas estimavam que tal atividade ocorresse apenas nos espaços formados quando os continentes se separam, mas o novo estudo indica que houve pouca atividade vulcânica quando o atual subcontinente indiano se separou do que hoje se conhece por Seicheles, há 63 milhões de anos.
De acordo com pesquisas anteriores, a temperatura do manto abaixo da placa seria a chave para determinar o nível de atividade vulcânica no caso de rompimento. Mas o novo estudo demonstrou que a história anterior da fenda também influencia fortemente se haverá ou não atividade vulcânica.
No caso do rompimento que separou a América do Norte da Europa, uma atividade de grande dimensão ocorreu pela extensão da fenda porque um evento geológico anterior havia deixado a placa mais fina, destaca o novo estudo.
Isso teria fornecido um ponto focal no qual o manto sob a placa se derreteu rapidamente, formando magma que foi ejetado facilmente pela placa fina até a superfície, em grandes explosões.
Em comparação, quando a Índia se separou das Seicheles, pouca atividade vulcânica se fez presente, porque a região havia experimentado um forte vulcanismo em uma área próxima 6 milhões de anos antes. Isso teria esfriado o manto e reduzido o suprimento de magma, deixando muito pouco para quando ocorreu a quebra da placa.
Os pesquisadores realizaram análises nas profundezas do Oceano Índico de modo a determinar o tipo de rochas abaixo do solo oceânico. Descobriram apenas pequenas quantidades de rochas basálticas, que indicam atividade vulcânica anterior.
O grupo também usou novos modelos computacionais, que eles mesmo desenvolveram, para simular o que teria ocorrido no solo oceânico no processo que levou à separação da Índia e das Seicheles.
“Extinção em massa, a formação de novos continentes e mudanças climáticas globais são alguns dos efeitos que podem ocorrer quando as placas se quebram e causam grandes erupções. Nosso estudo ajudará a enxergar com mais clareza os fatores por trás dos eventos que contribuíram para moldar a Terra durante milhões de anos”, disse Jenny Collier, do Departamento de Ciência da Terra e Engenharia no Imperial College London, um dos autores do estudo.
Os pesquisadores pretendem explorar as profundezas do Atlântico, de modo a determinar a antiga atividade vulcânica na região que se abriu quando a África se separou da América do Sul.
O artigo The importance of rift history for volcanic margin formation (doi:10.1038/nature09063), de John Armitage e outros, pode ser lido por assinantes da Nature em www.nature.com.
Quebras silenciosas
17/6/2010
Agência FAPESP – Quando placas na crostra terrestre se rompem, isso nem sempre implica a ocorrência de grandes erupções vulcânicas. A conclusão é de um estudo publicado nesta quinta-feira (17/6) na revista Nature.
A pesquisa explica por que algumas partes do mundo experimentaram erupções de grande porte há milhões de anos, enquanto outras não.
A crosta terrestre é dividida em placas que estão em constante movimento – em períodos de tempo de milhões de anos. As placas ocasionalmente colidem umas com as outras ou se fundem. Também podem quebrar, formando novas.
Quando uma placa tectônica se quebra, uma coluna de rocha derretida pode ser ejetada do interior terrestre, causando uma forte atividade vulcânica na superfície.
Quando a crosta se abriu, promovendo a deriva continental que deu origem às atuais América do Norte e Europa, há cerca de 54 milhões de anos, o processo provocou uma atividade vulcânica intensa no espaço aberto.
Os cientistas estimavam que tal atividade ocorresse apenas nos espaços formados quando os continentes se separam, mas o novo estudo indica que houve pouca atividade vulcânica quando o atual subcontinente indiano se separou do que hoje se conhece por Seicheles, há 63 milhões de anos.
De acordo com pesquisas anteriores, a temperatura do manto abaixo da placa seria a chave para determinar o nível de atividade vulcânica no caso de rompimento. Mas o novo estudo demonstrou que a história anterior da fenda também influencia fortemente se haverá ou não atividade vulcânica.
No caso do rompimento que separou a América do Norte da Europa, uma atividade de grande dimensão ocorreu pela extensão da fenda porque um evento geológico anterior havia deixado a placa mais fina, destaca o novo estudo.
Isso teria fornecido um ponto focal no qual o manto sob a placa se derreteu rapidamente, formando magma que foi ejetado facilmente pela placa fina até a superfície, em grandes explosões.
Em comparação, quando a Índia se separou das Seicheles, pouca atividade vulcânica se fez presente, porque a região havia experimentado um forte vulcanismo em uma área próxima 6 milhões de anos antes. Isso teria esfriado o manto e reduzido o suprimento de magma, deixando muito pouco para quando ocorreu a quebra da placa.
Os pesquisadores realizaram análises nas profundezas do Oceano Índico de modo a determinar o tipo de rochas abaixo do solo oceânico. Descobriram apenas pequenas quantidades de rochas basálticas, que indicam atividade vulcânica anterior.
O grupo também usou novos modelos computacionais, que eles mesmo desenvolveram, para simular o que teria ocorrido no solo oceânico no processo que levou à separação da Índia e das Seicheles.
“Extinção em massa, a formação de novos continentes e mudanças climáticas globais são alguns dos efeitos que podem ocorrer quando as placas se quebram e causam grandes erupções. Nosso estudo ajudará a enxergar com mais clareza os fatores por trás dos eventos que contribuíram para moldar a Terra durante milhões de anos”, disse Jenny Collier, do Departamento de Ciência da Terra e Engenharia no Imperial College London, um dos autores do estudo.
Os pesquisadores pretendem explorar as profundezas do Atlântico, de modo a determinar a antiga atividade vulcânica na região que se abriu quando a África se separou da América do Sul.
O artigo The importance of rift history for volcanic margin formation (doi:10.1038/nature09063), de John Armitage e outros, pode ser lido por assinantes da Nature em www.nature.com.
Locomoção de insetos
Insect locomotion, for example walking, depends on stereotypical movements that are generated locally by neural circuits—but, as John Bender and Roy Ritzmann explain, the frequency of such movements can be altered by commands from the central complex, a multisensory region within the insect brain. Read more in Bender et al.
* Summary
* Animals negotiating complex natural terrain must consider cues around them and alter movement parameters accordingly [1, 2,1, 2]. In the arthropod brain, the central complex (CC) receives bilateral sensory relays and sits immediately upstream of premotor areas, suggesting that it may be involved in the context-dependent control of behavior [3]. In previous studies, CC neurons in various insects responded to visual, chemical, and mechanical stimuli [4,5,6,7], and genetic or physical lesions affected locomotor behaviors [8,9,10,11]. Additionally, electrical stimulation of the CC led to malformed chirping movements by crickets [12], and pharmacological stimulation evoked stridulation in grasshoppers [13], but no more precise relationship has been documented between neural activity in the CC and movements in a behaving animal. We performed tetrode recordings from the CC of cockroaches walking in place on a slippery surface. Neural activity in the CC was strongly correlated with, and in some cases predictive of, stepping frequency. Electrical stimulation of these areas also evoked or modified walking. Many of the same neural units responded to tactile antennal stimulation while the animal was standing still but became unresponsive during walking. Therefore, these CC units are unlikely to be reporting only sensory signals, but their activity may be directing changes in locomotion based on sensory inputs.
* Summary
* Animals negotiating complex natural terrain must consider cues around them and alter movement parameters accordingly [1, 2,1, 2]. In the arthropod brain, the central complex (CC) receives bilateral sensory relays and sits immediately upstream of premotor areas, suggesting that it may be involved in the context-dependent control of behavior [3]. In previous studies, CC neurons in various insects responded to visual, chemical, and mechanical stimuli [4,5,6,7], and genetic or physical lesions affected locomotor behaviors [8,9,10,11]. Additionally, electrical stimulation of the CC led to malformed chirping movements by crickets [12], and pharmacological stimulation evoked stridulation in grasshoppers [13], but no more precise relationship has been documented between neural activity in the CC and movements in a behaving animal. We performed tetrode recordings from the CC of cockroaches walking in place on a slippery surface. Neural activity in the CC was strongly correlated with, and in some cases predictive of, stepping frequency. Electrical stimulation of these areas also evoked or modified walking. Many of the same neural units responded to tactile antennal stimulation while the animal was standing still but became unresponsive during walking. Therefore, these CC units are unlikely to be reporting only sensory signals, but their activity may be directing changes in locomotion based on sensory inputs.
A rã arborícola Agalychnis callidryas
A study from Caldwell and colleagues published online ahead of print demonstrates for the first time that an arboreal vertebrate—the red-eyed treefrog Agalychnis callidryas—uses plant-borne vibrations for agonistic communication. This infrared video first shows a close-up of a male's aggressive tremulation display and then shows a contest between two males: the male that begins at the lower right of the frame behaves aggressively, tremulating several times before his opponent retreats.
quarta-feira, 16 de junho de 2010
Entenda a Fosseta loreal das serpentes
Existem alguns critérios básicos para distinguir serpentes peçonhentas de não peçonhentas a uma distância segura. O primeiro deles é a presença de um orificio entre o olho e a narina da serpente, denominado fosseta loreal ou lacrimal. Somente as serpentes peçonhentas possuem este órgão. Vale a pena ressaltar que existem serpentes peçonhentas que não possuem fosseta loreal, como é o caso das corais verdadeiras. Porém as corais possuem um padrão característico de anéis pretos, vermelhos e brancos ou amarelos, que não permitem nenhuma confusão.
A fosseta loreal ou lacrimal parece um orifício de cada lado da cabeça e daí que essas serpentes são popularmente chamados de "cobras-de-quatro-ventas". As jararacas, a cascavel e a sururucu (gêneros Bothrops, Crotalus e Lachesis) a possuem em comum.
A fosseta loreal é um órgão sensorial termorreceptor, permite às serpentes perceberem as diferenças de temperatura no ambiente. Ele é utilizado principalmente para perceber a presença de calor, o que permite à serpente caçar no escuro presas que tenham corpo quente (homeotérmicas), tais como mamíferos e aves. Assim, a fosseta loreal é um órgão termorreceptor vital para a sobrevivência da cobra.
Todas as serpentes dos gêneros que a possuem são providas de dentes inoculadores bem desenvolvidos e móveis, situados na porção anterior do maxilar. Os dois ramos da mandíbula são ligados apenas por músculos e pele, permitindo sua abertura ampla (HICKMAN, 2004). Quando o animal necessita engolir algo que é maior do que sua cavidade bucal normal, ele luxa essa articulação e afasta a sua mandíbula da maxila.
quinta-feira, 10 de junho de 2010
Cerrado
Estados: Goiás, Tocantins, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, parte de Minas Gerais, Bahia e Distrito Federal.
Área: 196.776.853 hectares
Tipos: Cerradão, cerrado típico, campo cerrado, campo sujo, e campo limpo.
Unidades: São várias as Unidades de Conservação no Cerrado, classificadas em Parques Nacionais, Estações Ecológicas, Refúgios da Vida Silvestre, Reservas Biológicas, Áreas de Proteção Ambiental, Áreas de Relevante Interesse Ecológico, Florestas Nacionais, Reservas Extrativistas e Reservas Particulares do Patrimônio Natural, totalizando 3.725.790,00 hectares.
Mapa
O Cerrado é a segunda formação vegetal do Brasil, ocupando 23,1% do território nacional. É constituído por árvores relativamente baixas, esparsas, disseminadas em meio a arbustos, subarbustos e uma vegetação baixa constituída, em geral, por gramíneas.
O solo é ácido e de baixa fertilidade, com altos níveis de ferro e alumínio. Sua topografia é plana e suavemente ondulada. A altitude está entre 300 e 600 m acima do nível do mar. Possui um longo período de seca, com precipitação média anual entre 1.200 e 1.800 mm. A temperatura média anual fica em torno de 22 a 23ºC.
A flora possui mais de 10.000 espécies de plantas, sendo 4.400 endêmicas. A fauna apresenta 837 espécies de aves; 180 de mamíferos; 150 espécies de anfíbios, das quais 45 endêmicas; 120 espécies de répteis, das quais 45 endêmicas; 1.200 de peixes e apesar dos invertebrados serem pouco conhecidos, estimativas sugerem uma riqueza em torno de 90.000 espécies.
Atualmente 45% da área do Domínio do Cerrado já foram transformadas em pastagens e área agrícolas, é de extrema importância que sejam criadas novas Unidades de Conservação.
Fauna
Lobo-guará
Flora
Buriti
Caatinga
Estados: Bahia, Ceará, Piauí, Pernambuco, Rio Grande do Norte, Paraíba, Sergipe, Alagoas, Maranhão e norte de Minas Gerais.
Área: 73.683.649 hectares
Unidades: O bioma Caatinga possui 53 Unidades de Conservação, entre Parques Nacionais, Reservas Biológicas, Estações Ecológicas, Florestas Nacionais, Áreas de Proteção Ambiental, Área de Relevante Interesse Ecológico, Reservas Particulares do Patrimônio Natural, Parques Estaduais, Parques Botânicos, Parques Ecológicos Estaduais, totalizando uma área de 4.223.152,54 hectares.
Mapa
Esse bioma ocupa quase 7% do território nacional. Na língua indígena Caatinga significa Mata Branca, pois a sua vegetação seca costuma perder as folhas na época de pouca chuva, ficando com um aspecto entre o esbranquiçado e o cinzento.
A Caatinga é dominada por tipos de vegetação com características xerofíticas (formações vegetais secas), que compõem uma paisagem cálida e espinhosa possuindo estratos compostos por gramíneas, arbustos e árvores de porte baixo ou médio (3 a 7 metros de altura), caducifólias (folhas que caem), com grande quantidade de plantas espinhosas, como as cactáceas e as bromeliáceas.
O solo é raso e pedregoso, não consegue armazenar água. A vegetação é adaptada ao clima para se proteger, é característica de uma mata espinhosa e agreste. As folhas são mais finas, ou inexistentes, na estação da seca as plantas perdem as folhas. Algumas plantas armazenam água, como os cactos, outras se caracterizam por terem raízes praticamente na superfície do solo para absorver o máximo da chuva.
O clima é semi-árido, apresentando temperaturas médias anuais que oscilam entre 25ºC e 29ºC.O período de chuvas é rápido e irregular.
A flora possui pelo menos 19 espécies de plantas ameaçadas, entre elas a aroeira-do-sertão - Myracrodruon urundeuva e a baraúna - Schinopsis brasiliensis. São importantes, pois servem de alimento e abrigo para os animais silvestres, além de serem as principais árvores na composição das paisagens vegetais do sertão nordestino. Em pesquisas pelo menos 932 espécies já foram registradas para esse bioma, sendo 380 endêmicas. Dentre elas as cactáceas, como as do gênero Cereus (mandacaru e facheiro) e do Pilocereu (xique-xique), a caatinga também apresenta muitas leguminosas (mimosa, umbu, acácia, juazeiro, entre outras). A Caatinga tem uma fauna própria, com várias espécies endêmicas, diferenciando-se de muitos outros por ser exclusivo do Brasil, o que torna a sua fauna ainda mais atrativa do ponto de vista científico.
A fauna silvestre na Caatinga é bem representada, com cerca de 1.981 espécies de animais que também se adaptaram às condições desse ecossistema. Abrigam-se do sol em locais sombreados, saindo para caçar à noite. Entre esses representantes, as aves formam o grupo de maior representatividade com cerca de 510 espécies, os mamíferos estão representados por 148 espécies, das quais dez são endêmicas. Aproximadamente 240 espécies de peixes ocorrem no semi-árido.
Embora a região seja menos diversificada quando comparada com outros ecossistemas brasileiros, ela está representada por no mínimo 56 espécies endêmicas. A Caatinga é o único bioma de distribuição exclusivamente brasileira, o que significa que grande parte do patrimônio biológico desse ecossistema não é encontrada em nenhum outro lugar do mundo. E ao contrário disso mais de 18.000 km2 do sertão nordestino já desertificaram e mais 180.000 km2 estão caminhando para esta degradação.
A Caatinga tem passado por processos de degradação dos solos, dos recursos hídricos, da vegetação e da biodiversidade, somados à redução da qualidade de vida da população, com graves riscos de erosão e de desertificação, reforçados pela retirada de lenha. Isso tudo associado ao manejo inadequado da terra, ao desmatamento, queimadas, irrigação mal conduzida, pastoreio excessivo e mineração.
Fauna
Arara-azul-de-lear
Flora
Licuri
segunda-feira, 7 de junho de 2010
sábado, 5 de junho de 2010
Estudo genômico da evolução adaptativa
As várias análises que vêm sendo desenvolvidas no campo da genômica de populações, ciência que realiza comparações em larga escala de sequências de DNA desses grupos, têm sido fundamentais para o conhecimento dos processos evolutivos em diferentes espécies. Esse ramo científico está associado à genética de populações, que é o estudo da distribuição das freqüências alélicas e modificações sob a influência dos processos evolutivos, que são a seleção natural, a deriva genética, a mutação e o fluxo gênico. Leva-se em consideração também a subdivisão da população e a sua estrutura no espaço, tentando explicar alguns fenômenos como a adaptação e a especiação.
Em um estudo publicado na edição do dia 26 de fevereiro do periódico PLoS Genetics, são mostrados os resultados de uma pesquisa que envolveu populações de peixes da espécie Gasterosteus aculeatus coletadas de três lagos de água doce do Alasca (Bear Paw, Boot e Mud) e de duas populações de água salgada (lagos Rabbit Slough e Resurrection Bay).
Por meio dessas amostras populacionais, os pesquisadores realizaram o sequenciamento do genoma de diversos nucleotídeos e a diferenciação entre as populações naturais desses peixes. Utilizando o método conhecido por Restriction-site Associated DNA (RAD), os cientistas identificaram e classificaram cerca de 45.000 polimorfismos de nucleotídeo único (SNP) de 100 animais de uma mesma população.
A técnica foi desenvolvida pelos pesquisadores William A. Cresko (professor de biologia e membro do Centro de Ecologia e Biologia Evolucionária da Universidade de Oregon, EUA e Eric A. Johnson (professor de bacteriologia da Universidade de Winscosin, EUA). Posteriormente, eles aliaram essa técnica à ferramentas de análise genômica do seqüenciador Illumina GA2, o que possibilitou o desenvolvimento de RAD tag, possibilitando a visualização de todo o genoma.
Com base em informações sobre a diversidade genética e a diferenciação entre as populações, fica clara a possibilidade de ocorrer a panmixia, ou seja, acasalamentos ao acaso. Uma população panmítica é aquela onde todos os indivíduos são potencialmente parceiros, isso quer dizer que não há nenhuma limitação de acasalamento, nem genética ou comportamental, sobre a população, e que, portanto, toda a recombinação é possível.
Particularmente nesse estudo, isso significa que as populações oceânicas têm originado aquelas que vivem em água doce e que são fenotipicamente diferentes. As análises mostraram que as regiões genômicas com sinais de equilíbrio e seleção divergente são consistentes em diversas populações. Isso indica que a evolução fenotípica paralela nesses peixes pode ocorrer em grande escala genômica. Utilizando mapas de cruzamentos, algumas dessas regiões foram co-localizadas com loco de característica quantitativa (QTL do inglês quantitative trait locus) previamente identificados para variações fenotípicas. Foram identificadas também regiões com diferenciações entre as populações.
Os dados obtidos mostram a presença de diversos genes que ainda podem evoluir fenotipicamente, o que possibilitará novas análises genéticas tanto nessas espécies quanto em outras. Esse estudo trás pela primeira vez a representação digitalizada do genoma de SNP de alta densidade, da diversidade genética e da diferenciação da população desses peixes na natureza. Essas análises confirmam o significado adaptativo da identificação prévia das regiões genômicas deixando clara a evolução particular e a história geográfica de cada região nas populações selvagens. Além disso, proporciona a descoberta de novas regiões do genoma e de genes de função evolutiva.
12/03/2010
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG
Em um estudo publicado na edição do dia 26 de fevereiro do periódico PLoS Genetics, são mostrados os resultados de uma pesquisa que envolveu populações de peixes da espécie Gasterosteus aculeatus coletadas de três lagos de água doce do Alasca (Bear Paw, Boot e Mud) e de duas populações de água salgada (lagos Rabbit Slough e Resurrection Bay).
Por meio dessas amostras populacionais, os pesquisadores realizaram o sequenciamento do genoma de diversos nucleotídeos e a diferenciação entre as populações naturais desses peixes. Utilizando o método conhecido por Restriction-site Associated DNA (RAD), os cientistas identificaram e classificaram cerca de 45.000 polimorfismos de nucleotídeo único (SNP) de 100 animais de uma mesma população.
A técnica foi desenvolvida pelos pesquisadores William A. Cresko (professor de biologia e membro do Centro de Ecologia e Biologia Evolucionária da Universidade de Oregon, EUA e Eric A. Johnson (professor de bacteriologia da Universidade de Winscosin, EUA). Posteriormente, eles aliaram essa técnica à ferramentas de análise genômica do seqüenciador Illumina GA2, o que possibilitou o desenvolvimento de RAD tag, possibilitando a visualização de todo o genoma.
Com base em informações sobre a diversidade genética e a diferenciação entre as populações, fica clara a possibilidade de ocorrer a panmixia, ou seja, acasalamentos ao acaso. Uma população panmítica é aquela onde todos os indivíduos são potencialmente parceiros, isso quer dizer que não há nenhuma limitação de acasalamento, nem genética ou comportamental, sobre a população, e que, portanto, toda a recombinação é possível.
Particularmente nesse estudo, isso significa que as populações oceânicas têm originado aquelas que vivem em água doce e que são fenotipicamente diferentes. As análises mostraram que as regiões genômicas com sinais de equilíbrio e seleção divergente são consistentes em diversas populações. Isso indica que a evolução fenotípica paralela nesses peixes pode ocorrer em grande escala genômica. Utilizando mapas de cruzamentos, algumas dessas regiões foram co-localizadas com loco de característica quantitativa (QTL do inglês quantitative trait locus) previamente identificados para variações fenotípicas. Foram identificadas também regiões com diferenciações entre as populações.
Os dados obtidos mostram a presença de diversos genes que ainda podem evoluir fenotipicamente, o que possibilitará novas análises genéticas tanto nessas espécies quanto em outras. Esse estudo trás pela primeira vez a representação digitalizada do genoma de SNP de alta densidade, da diversidade genética e da diferenciação da população desses peixes na natureza. Essas análises confirmam o significado adaptativo da identificação prévia das regiões genômicas deixando clara a evolução particular e a história geográfica de cada região nas populações selvagens. Além disso, proporciona a descoberta de novas regiões do genoma e de genes de função evolutiva.
12/03/2010
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG
Entre cobras e lagartos
Biólogo da USP - Miguel Trefaut Urbano Rodrigues descreveu 53 espécies e gêneros novos de répteis
Carlos Fioravanti e Neldson Marcolin
Edição Impressa 169 - Março 2010 - Revista Fapesp
Em 3 de agosto de 1970, Jandyra Planet do Amaral, diretora do Instituto Butantan, escreveu no pé de um formulário de solicitação de estágio: “Esse rapaz se interessa pela herpetologia”. Ela tinha razão sobre o então jovem Miguel Trefaut Urbano Rodrigues. Nascido em Lisboa, no Brasil desde os 3 anos, filho de mãe francesa e pai português, Rodrigues começou o estágio no Butantan aos 16 anos, quando cursava o primeiro ano do atual ensino médio, e saiu de lá cinco anos depois sabendo muito sobre serpentes brasileiras. Entrou em biologia na Universidade de São Paulo (USP), mas terminou o curso na Université Paris VII – Diderot, em Paris. Lecionou três anos na Universidade Federal da Paraíba, voltou à USP e é hoje um dos grandes sistematas – especialistas em classificar seres vivos – do Brasil. Em um artigo de janeiro de 2010 na revista Zootaxa, Peter Uetz, do J.Craig Venter Institute, dos Estados Unidos, apresentou os 40 biólogos que mais descreveram espécies de répteis no mundo desde o século XVIII, quando o botânico sueco Lineu criou o sistema binomial de classificação de seres vivos, em que cada animal ou planta é identificado por dois nomes, um para o gênero e outro para a espécie. Rodrigues, o único brasileiro dessa lista, está em 35o lugar, com 53 espécies descritas, duas delas mostradas mais adiante – o belga George Albert Boulanger (1858-1937) está em primeiro lugar, com 573 espécies descritas. Entre as 25 revistas que mais apresentaram novas espécies de répteis, estão duas brasileiras, a Papéis Avulsos de Zoologia, do Museu de Zoologia da USP, e a Memórias do Instituto Butantan, hoje extinta. Nesta entrevista Rodrigues conta de sua vida entre cobras e lagartos e de espaços ricos em espécies únicas, como as dunas do rio São Francisco, na qual ele pisou pela primeira vez há 30 anos e para onde voltou outra vez em fevereiro. Aos 57 anos, Rodrigues deve passar duas semanas deste mês de março nas matas da Guiné-Bissau, com o mesmo propósito: encontrar bichos novos e entender melhor como os seres vivos surgiram e evoluíram.
Este trabalho da revista Zootaxa colocou o senhor entre os 40 maiores descritores de répteis do mundo desde Lineu. Desse grupo de zoólogos, só oito estão vivos. Os outros são de 1700, 1800 ou do início de 1900. Por quê?
— Essa é a época em que se descrevia muita coisa. Começou com o Lineu, que criou o sistema binomial de nomenclatura. Depois estão os nomes que dominam a herpetologia mundial, como George Boulanger, do Museu Britânico de História Natural, e os curadores das grandes coleções de museus zoológicos do mundo, como Dumeril do Museu de Paris, que tinha a maior coleção de répteis do mundo do final do século XVIII e início do século XIX, suplantado depois pelo Museu Britânico, que no final do século XIX acabou superando a herpetologia francesa.
Como mostrar que uma espécie é realmente nova? O que o senhor faz, por exemplo, quando traz do campo um animal que suspeita que seja de uma espécie nova?
— Como já conheço a literatura sobre as espécies semelhantes, a primeira coisa é pegar as espécies mais conhecidas usadas como modelo para comparações e examinar todas, incluindo a supostamente nova, sob a lupa. Tenho de comparar absolutamente todos os caracteres: o número, tamanho, formato, posição, ornamentação das escamas dorsais, ventrais, da cabeça, cada uma delas com um nome específico; o tamanho e a posição do olho, do ouvido, da narina; a coloração do bicho; o comprimento do corpo, da cabeça e de cada membro; os poros femorais, que são glândulas de feromônios; enfim, uma série bem grande de variáveis. E as estruturas internas, o esqueleto? Podemos fazer uma radiografia ou diafanizar, tornando transparente, e assim por diante. Quando encontro diferenças consistentes entre o grupo de indivíduos que trouxe do campo e outro já conhecido e quando essas diferenças afetam mais de um caractere e ocorrem em uma mesma área geográfica, não há dúvida de que essas diferenças resultam da expressão de um patrimônio genético distinto, e não de variação geográfica, individual ou sexual. Aí tem de fazer uma descrição e uma comparação, que é uma defesa de por que essa espécie é nova, mostrando por que pode ser separada de outras. Tem de escrever um artigo e submeter a uma revista científica. O artigo vai ser examinado por outros especialistas e, se convencer, é aceito e publicado. A espécie nova passará a existir oficialmente a partir da publicação desse artigo que a apresenta. n
A revista Papéis Avulsos de Zoologia também apareceu com destaque...
— Gostei muito que a Papéis Avulsos, que a Capes [Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior] considera brega e diz que não serve para nada, tenha aparecido na Zootaxa como uma das 20 revistas mais importantes para descrição de espécies de répteis da biodiversidade mundial. O pessoal não colocou na cabeça que informação é absolutamente importante para a humanidade, esteja onde estiver. Se amanhã dependermos de uma informação que foi publicada em um jornaleco em um dialeto da Ucrânia, vamos ter de encontrar e traduzir aquilo. É importante publicar na Science e na Nature, mas o mais importante é ter informação e informação de qualidade. Como as revistas brasileiras podem chegar ao nível das revistas do exterior se a Capes desestimula as revistas brasileiras? Está todo mundo indo para a Zootaxa, mas os trabalhos publicados lá não são melhores que os da Papéis Avulsos; saem lá simplesmente porque a Zootaxa tem mais saída, tem dinheiro para publicar e, por causa dos direitos autorais, ganha dinheiro com os artigos.
A quantidade enorme de espécies de répteis que o senhor descreveu, 53, impressiona. Tem alguma explicação para isso?
— Não, não tenho. É simplesmente vontade de trabalhar. É a curiosidade. Sempre fui muito curioso. Desde menino, eu ia para o litoral e saía muito com os caiçaras. Aprendi a andar no mato com os caiçaras, caçava, pescava com eles, e comecei a me interessar pelos répteis. Depois entrei no Butantan. Fiquei fascinado com aquelas coleções de cobras e pedi para um amigo do meu pai, Alberto Candeias, que era professor no ICB [Instituto de Ciências Biomédicas da USP], para fazer um estágio lá. Tenho até o original do pedido da doutora Jandyra do Amaral, que era diretora do Butantan, encaminhado para Alphonse Richard Hoge, chefe da divisão de biologia, dizendo assim: “Esse rapaz foi recomendado pelo doutor Alberto Candeias, parece que se interessa pela herpetologia, veja se dá para aproveitar”. E o Hoge escreveu embaixo: “Podemos receber por seis meses”. Eu tinha 16 anos incompletos, estava no primeiro ano do colégio, quando fui estagiar no Butantan. Três anos depois eu já conhecia todas as cobras brasileiras... Fiquei lá até entrar para a universidade.
Já em Paris?
— Não, na Universidade de São Paulo. Entrei na USP, fiz um ano e meio – tenho uma vida acadêmica conturbada –, quando estava no final do segundo ano na USP consegui a primeira bolsa de iniciação científica da FAPESP, que nunca usufruí, já como estagiário de [Paulo Emílio] Vanzolini no Museu de Zoologia, a quem admiro muito.
Por que não usufruiu a bolsa?
— Porque fui preso naquela leva de prisões de 1975. Fui preso, torturado, parei de apanhar no dia em que mataram o Vlado [jornalista Vladimir Herzog]. Não sabia por que pararam, pois eu estava apanhando há quase 72 horas seguidas, me jogaram num pátio do lado do Doi- Codi, no 2o Exército, tinha umas celas na frente, eu fiquei lá no pátio durante uma meia hora, tentando me recuperar, dali a pouco me jogam dentro de uma cela e a primeira pessoa que vem tratar de mim ali foi o Paulo Sérgio Markun, da TV Cultura hoje, que estava preso comigo. Markun era muito amigo do meu pai, que era um jornalista conhecido, era editorialista do Estadão. Dali a pouco chamam ele e outro jornalista que estava lá dentro, o Anthony de Christo, e ficam com eles mais ou menos uma meia hora. Quando Markun volta, vejo que ele está completamente transtornado. Falei: “O que foi, Markun?”. Ele falou: “Não, não foi nada”. “Como não foi nada? Eu sei que você está perturbado.” Passou um tempo, insisti, ele falou: “Miguel, mataram o Vlado. Agora a gente sabe o que aconteceu, você parou de apanhar por causa disso, agora eles estão apavorados, daqui a 10 minutos vão vir me pegar e o Anthony, para levar a gente para o enterro, já pediram para pôr manga comprida para esconder os sinais de tortura”.
O senhor militava na época?
— Eu era militante do Partido aqui na universidade, o Partidão. Fazia jornal de classe, coisas de estudante, absolutamente inócuas... Saí do Doi-Codi, fui para o presídio do Hipódromo, fiquei lá durante dois meses mais ou menos... Fui preso em 17 de outubro e saí em 23 de dezembro. Voltei para casa e começou uma série de atentados em casa, com pichações nas paredes dizendo que iam matar todo mundo. Achei melhor ir embora para a França. O cônsul francês e o português me levaram para o Paraguai, de lá fui para Lima e fiquei na casa do Darcy Ribeiro, que era amigo do meu pai. De lá fui para Paris. Cheguei em Paris, pedi equivalência [de disciplinas] daquele ano e meio de curso que já tinha começado. Na verdade consegui mais, porque fiz um exame e consegui os dois primeiros anos completos na universidade e terminei a faculdade na França. Depois voltei para o Brasil para fazer o doutorado.
O senhor terminou o curso de biologia em 1978 já com a primeira espécie descrita, certo?
— O primeiro bicho que descrevi foi uma cobrinha da Guiana Francesa, Atractus zidoki, junto com o Jean-Pierre Gasc, do Museu de Paris. Sempre observava bichos de lugares diferentes e falava: “Puxa vida, o que aconteceu?”. O que mais me interessava era a evolução, a história de um grupo de espécies, que um sistemata vai traçando a partir do estudo dos caracteres dos animais. Ser sistemata é ser sistemata para tudo. Quer dizer, encontrar diferenças, o que separa as coisas, fazer agrupamentos de várias maneiras possíveis. A primeira parte do trabalho de sistemata é justamente responder o seguinte: “Quais são as unidades evolutivas com que estou mexendo aqui? São espécies ou são variações geográficas?”. Foi isso que fiz no meu doutorado, peguei um grupo de lagartos que todo mundo achava que era a mesma coisa na América do Sul e acabei descobrindo que tinha ali 14 espécies, várias tiveram de ser descritas como novas.
Há muitos sistematas no Brasil?
— Faltam sistematas. A ornitologia é uma das áreas onde faltam muitos sistematas. Olha como a história explica: quando fiz minha pós-graduação com Vanzolini, havia pouquíssimos herpetólogos no Brasil. Tinha o Vanzolini, o Tales de Lima no Rio Grande do Sul, e praticamente só. O primeiro curso de pós em herpetologia foi o Instituto de Biociências da USP, junto com o Museu de Zoologia. Comecei a ser orientado por Vanzolini e orientei uma leva de gente. Hoje um congresso de herpetologia reúne 800 pessoas. Na ornitologia, a pessoa mais importante no século passado foi Olivério Pinto, pai da professora Eudóxia Froehlich, daqui do departamento. Olivério Pinto foi diretor do Museu de Zoologia, se aposentou e nunca orientou na pós-graduação. Ou seja, não teve nenhum orientador em ornitologia sistemática no Brasil. Hoje os poucos ornitólogos sistematas, por incrível que pareça, são alunos da Elizabeth Höfling, desse departamento, que foi orientada pelo Vanzolini em anatomia. Ela é anatomista e resolveu orientar os alunos porque não havia mais ninguém. Só em alguns anos é que teremos um número de sistematas adequado, o que é péssimo num país com uma diversidade biológica altíssima como o Brasil.
Em vista disso, como fica a proteção da biodiversidade?
— Muito difícil, se não temos sistematas o bastante e se não conhecemos a biodiversidade. Estamos fazendo vários trabalhos em morfologia e outros com a parte molecular, mas quando iniciamos com trabalhos mais refinados, utilizando caracteres moleculares, a sistemática feita com base em dados morfológicos às vezes precisa ser toda refeita. Apenas pela morfologia não conseguimos detectar espécies crípticas [morfologicamente idênticas, mas geneticamente distintas]. Se queremos conservar uma determinada espécie em uma área, posso falar “ela está preservada nesta área aqui”. Mentira, porque, na hora em que vou fazer o trabalho molecular, vejo que o que estou preservando é uma espécie. A outra, que detectei com os dados moleculares, está numa área que não está protegida.
O senhor abre um capítulo do livro Fauna da Caatinga dizendo que durante muito tempo prevaleceu a ideia de que a Caatinga não tinha fauna própria. Cita Vanzolini e o zoólogo norte-americano Michael Mares e em seguida faz uma crítica, dizendo que foi uma visão apressada, baseada em coleções biológicas pouco representativas, com uma amostragem geográfica insuficiente dos ecossistemas vizinhos. Quer dizer, não obstante a importância do trabalho de Vanzolini, o conhecimento sobre a diversidade de répteis está cheio de lacunas?
Sim, e o problema é que estamos percebendo isso tarde. Só no final dos anos 1990 é que, com um pesquisador americano, Jack Sites, e Nelson Jorge da Silva, de Goiânia, é que decidimos mudar o método de amostragem de répteis no Brasil. Decidimos fazer uma coleta grande na região de serra da Mesa, em Goiás, com armadilhas de interceptação e queda, que os americanos já usavam para coletar em desertos. É uma armadilha simples, você enterra baldes e entre eles faz uma cerca de lona plástica; os bichos batem na cerca e a seguem até que caem nos baldes. Com essas armadilhas mudamos a maneira de coletar no Brasil, e hoje ninguém mais coleta só manualmente. Começamos a pegar uma quantidade imensa de bichos desconhecidos e espécies antes consideradas raras passaram a ser comuns. Alguns marsupiais do gênero Monodelphis, considerados raríssimos, eram na verdade comuníssimos. Uma parte dessa fauna secretiva [difícil de ser detectada]começou a aparecer com esse método de coleta, que fez com que crescesse bastante o conhecimento sobre a fauna brasileira. Até essa época se pensava que a Caatinga não tinha fauna própria ou tinha uma fauna comum com o Cerrado, mas aí começamos a ver que havia muito endemismo [espécies de animais ou plantas próprias em uma área geográfica restrita] na Caatinga e no Cerrado.
As pesquisas nas dunas do São Francisco são um dos marcos de sua trajetória científica, certo? Como é que começou?
Eu estava fazendo meu doutorado com os lagartos do gênero Tropidurus e descobri que numa área da Caatinga, em Santo Inácio, na Bahia, tinha duas espécies de Tropidurus. Falei: “Ué, por que lá tem duas espécies se no resto da Caatinga tem uma só?”. Fui para lá, confirmei a existência das duas e peguei outro bicho, que descrevi como Tropidurus amathites. O Tropidurus de Santo Inácio vivia na areia, quando todos os outros eram bichos saxícolas, quer dizer, viviam sobre pedras. Além de estar na areia, o parente mais próximo dele era um bicho saxícola da serra do Espinhaço em Minas Gerais, a mais de mil e tantos quilômetros dali. “Puxa, como é possível? Como um bicho saxícola acaba virando um que vive na areia, ou vice- -versa?” Descobri que Richard Burton, o pesquisador, dizia que nessa região do São Francisco havia um pequeno Saara. Pensei: “Se tem um pequeno Saara, tem areia que não é brincadeira”. Fui atrás e encontrei os trabalhos do Aziz Ab’Saber e do Jean Tricart mostrando que a maior região de paleodunas da América do Sul estava ali. Descobri ali um ecossistema novo, do qual descrevemos gêneros e espécies novas de cobra, de lagarto, de sapo, de várias coisas.
Essa área foi reconhecida como biologicamente relevante?
Não só foi reconhecida, como está em processo a criação do Parque Nacional das Dunas do São Francisco, por proposta minha. Fiz uma proposta ao Ibama, foi aceita, fiz um sobrevoo com eles, uma área grande...
Deve ter outras áreas como as dunas pelo Brasil, não?
Com certeza. Nossos trabalhos no Cerrado têm mostrado que as regiões arenosas comportam espécies endêmicas que eram desconhecidas. A única maneira de ver se a situação é semelhante à encontrada nas dunas do São Francisco é trabalhando no campo. É impossível dizer se uma área é importante sem coletar no lugar. Nosso conhecimento sobre os mecanismos que levaram à diferenciação das espécies é insuficiente para dizer se uma área é ou não relevante para a diferenciação dos bichos. Quem chegar no topo da serra de Baturité, no Ceará, vai ver que a área montanhosa dos arredores é de Mata Atlântica. Em volta é tudo caatinga, aquele sertão incrível. Quem coleta ali em cima tem uma probabilidade alta de encontrar espécies endêmicas, porque as espécies de floresta não atravessam as áreas abertas, estão isoladas desde o tempo em que essa mancha de floresta estava em contato com a floresta atlântica ou com a Amazônia.
A confusão causada por uma deformação das leis do Ministério do Meio Ambiente entre pesquisador e biopirata ainda persiste?
A confusão causada por uma deformação das leis do Ministério do Meio Ambiente entre pesquisador e biopirata ainda persiste?
Em parte sim. Falaram que biodiversidade dá dinheiro, quando não necessariamente dá, e colocaram isso na cabeça de todo mundo. Nas comunidades indígenas e quilombolas – boa parte do pessoal fala “quero dinheiro para você trabalhar na minha terra”–, os caras perderam completamente a noção de que aquilo, para dar dinheiro algum dia, às vezes precisa de 10 anos de investigação. Trabalhos meus e de meus alunos foram tremendamente prejudicados, tínhamos de ir para o exterior para ver material porque eles [pesquisadores de outros países] não mandavam o material para o Brasil. Hoje a coisa está mais simples, mas ainda resta um pouco da noção de que pesquisador é um cara que é meio criminoso, que está matando bicho ou fazendo pirataria... Tudo por causa de dois ou três casos...
Para resolver esses conflitos, seria importante integrar os pesquisadores com outros grupos, para que participassem das pesquisas, não?
Lógico. Isso é uma coisa que sempre defendi. O problema é que a maioria dos parques nacionais, que poderiam fazer essas ligações, infelizmente não funciona. A maioria dos parques deveria ter muito mais informação e não tem. Faltam guias de campo para a maior parte dos grupos. Os parques nacionais teriam que ter dinheiro e acordos amplos com as universidades, porque é lá, nos parques, que está a matéria-prima para os pesquisadores trabalharem. O Museu Goeldi tem o parque e a reserva de Caxiuanã, cedida a eles por 30 anos pelo Ibama. O Museu Goeldi está gerindo Caxiuanã e gerando conhecimento, já saíram vários livros, mas o que predomina nos parques nacionais são pesquisas sem norte, porque resultam do pedido espontâneo de cada pesquisador. Você chega num parque nacional e quer saber qual é a infraestrutura e a base de dados e vê que eles não têm nada sobre variação de temperatura, clima ou fenologia das plantas mais comuns... Uma equipe de técnicos em cada parque poderia se responsabilizar por esses dados, manter contato com o pessoal das universidades, levar o pessoal, sei lá, com apoio da FAB, como o antigo Projeto Rondon, e acertar coisas do tipo “durante 10 anos vocês vão estudar este parque nacional para termos informações sobre esse ecossistema; coisa planejada”. Outra coisa que está relegada a décimo quinto plano de importância no Brasil é o turismo. Com a biodiversidade que temos! Não temos nada tão chamativo como a megafauna de mamíferos da África, mas temos onças, macacos... Em que país se consegue ver 14 ou 15 espécies de macacos numa só localidade, como na Amazônia? O turista adora ver lagarto no campo e fotografar sapo à noite no campo, mas não exploramos isso. Quem trabalha nesse ramo não conhece a fauna brasileira, não conhece os ecossistemas brasileiros, nem o que o turista gosta.
Como foi seu trabalho como diretor do Museu de Zoologia?
— Estive na direção do museu por quatro anos. Fui o primeiro diretor depois que Vanzolini se aposentou. Trabalhei com empenho máximo para valorizar o museu e acho que consegui. O Museu de Zoologia hoje tem uma posição de destaque na universidade. Não se faz nenhuma pós-graduação em zoologia no Brasil sem consultar as coleções do museu. As coleções neotropicais mais importantes do globo estão lá. As coleções, que o museu acumula desde a fundação, em 1885, são a base para entender a história dos ecossistemas e para retraçar um futuro melhor para o país. Se pensar na expansão de doenças endêmicas, as coleções de dípteros [insetos] são estratégicas. Darwin não teria elaborado a teoria da seleção natural se não tivesse acesso às coleções do Museu Britânico e comparado os bichos que ele pegou com os que haviam sido depositados ali ao longo de gerações. O museu representa o âmago do trabalho do pesquisador. As coleções que fiz ao longo da minha vida vão estar depositadas no Museu de Zoologia e daqui a 20, 30 anos alguém vai olhar aquilo e se aproveitar do meu trabalho, enriquecendo com o material que ele mesmo pegou. Mas tem um problema...
Qual?
— São Paulo, por ser a cidade mais rica do Brasil, e o Brasil, por ser líder mundial em biodiversidade, deveriam ter um museu à altura. E não temos. No Museu de Zoologia faltam técnicos, falta uma série de coisas importantes para poder tocar o trabalho. Eu poderia ter descrito muito mais do que 50 espécies se tivesse tido mais apoio de técnicos para trabalhar no museu. Falta apoio infraestrutural, falta espaço para exposições e para as coleções. Isso é o que às vezes a universidade não enxerga, e é muito importante. Uma coleção que não está arrumada não serve para estudar, é a mesma coisa que uma biblioteca desarrumada. A ciência não avança assim. Se um cara publica um trabalho na Nature ou na Science, você olha e fala: “Putz, tenho um bicho que mostra que o negócio é diferente, mas cadê esse bicho? Coletei anos atrás, mas a coleção está desarrumada...”, acabou, você perdeu o tempo da resposta. Agilidade é importante, as coleções têm que estar bem organizadas, com gente capaz para tomar conta delas. Com o Infra [projeto do programa Infraestrutura da FAPESP], consegui compactar praticamente todas as coleções do museu e abrir novos espaços, mas eu sabia que aquilo seria para quatro anos. Já faz oito, o museu está estourando. O museu precisa de três vezes a área dele, não tem mais como crescer. É um prédio que foi construído para abrigar coleções no começo do século XX.
Qual a solução?
— Construir um prédio grande para o museu aqui na Cidade Universitária. Tinha um projeto para fazer um prédio do Museu de Zoologia aqui, a Praça dos Museus, que eu propus à USP. Foi aceito pela Reitoria, mas ficou parado por falta de vontade política. O Brasil merece um museu à altura. Ainda mais agora, ano da Copa do Mundo, o Brasil sendo colocado em evidência, não tem uma dessas coisas que é um marco cultural de qualquer cidade importante. Você não vai a Paris e deixa de ir ao Jardin des Plantes e ao Museu de História Natural, nem a Londres sem ir ao British Museum. Buenos Aires tem o Museu de La Plata, aquela coisa espetacular. O Brasil não tem um museu assim. Tem o Museu Nacional do Rio de Janeiro, que dá pena, ver aquela casa maravilhosa que foi o palácio imperial caindo aos pedaços. Agora está sendo reformado. São Paulo, a cidade mais rica do Brasil, ainda não tem um museu de zoologia à altura de sua riqueza.
Carlos Fioravanti e Neldson Marcolin
Edição Impressa 169 - Março 2010 - Revista Fapesp
Em 3 de agosto de 1970, Jandyra Planet do Amaral, diretora do Instituto Butantan, escreveu no pé de um formulário de solicitação de estágio: “Esse rapaz se interessa pela herpetologia”. Ela tinha razão sobre o então jovem Miguel Trefaut Urbano Rodrigues. Nascido em Lisboa, no Brasil desde os 3 anos, filho de mãe francesa e pai português, Rodrigues começou o estágio no Butantan aos 16 anos, quando cursava o primeiro ano do atual ensino médio, e saiu de lá cinco anos depois sabendo muito sobre serpentes brasileiras. Entrou em biologia na Universidade de São Paulo (USP), mas terminou o curso na Université Paris VII – Diderot, em Paris. Lecionou três anos na Universidade Federal da Paraíba, voltou à USP e é hoje um dos grandes sistematas – especialistas em classificar seres vivos – do Brasil. Em um artigo de janeiro de 2010 na revista Zootaxa, Peter Uetz, do J.Craig Venter Institute, dos Estados Unidos, apresentou os 40 biólogos que mais descreveram espécies de répteis no mundo desde o século XVIII, quando o botânico sueco Lineu criou o sistema binomial de classificação de seres vivos, em que cada animal ou planta é identificado por dois nomes, um para o gênero e outro para a espécie. Rodrigues, o único brasileiro dessa lista, está em 35o lugar, com 53 espécies descritas, duas delas mostradas mais adiante – o belga George Albert Boulanger (1858-1937) está em primeiro lugar, com 573 espécies descritas. Entre as 25 revistas que mais apresentaram novas espécies de répteis, estão duas brasileiras, a Papéis Avulsos de Zoologia, do Museu de Zoologia da USP, e a Memórias do Instituto Butantan, hoje extinta. Nesta entrevista Rodrigues conta de sua vida entre cobras e lagartos e de espaços ricos em espécies únicas, como as dunas do rio São Francisco, na qual ele pisou pela primeira vez há 30 anos e para onde voltou outra vez em fevereiro. Aos 57 anos, Rodrigues deve passar duas semanas deste mês de março nas matas da Guiné-Bissau, com o mesmo propósito: encontrar bichos novos e entender melhor como os seres vivos surgiram e evoluíram.
Este trabalho da revista Zootaxa colocou o senhor entre os 40 maiores descritores de répteis do mundo desde Lineu. Desse grupo de zoólogos, só oito estão vivos. Os outros são de 1700, 1800 ou do início de 1900. Por quê?
— Essa é a época em que se descrevia muita coisa. Começou com o Lineu, que criou o sistema binomial de nomenclatura. Depois estão os nomes que dominam a herpetologia mundial, como George Boulanger, do Museu Britânico de História Natural, e os curadores das grandes coleções de museus zoológicos do mundo, como Dumeril do Museu de Paris, que tinha a maior coleção de répteis do mundo do final do século XVIII e início do século XIX, suplantado depois pelo Museu Britânico, que no final do século XIX acabou superando a herpetologia francesa.
Como mostrar que uma espécie é realmente nova? O que o senhor faz, por exemplo, quando traz do campo um animal que suspeita que seja de uma espécie nova?
— Como já conheço a literatura sobre as espécies semelhantes, a primeira coisa é pegar as espécies mais conhecidas usadas como modelo para comparações e examinar todas, incluindo a supostamente nova, sob a lupa. Tenho de comparar absolutamente todos os caracteres: o número, tamanho, formato, posição, ornamentação das escamas dorsais, ventrais, da cabeça, cada uma delas com um nome específico; o tamanho e a posição do olho, do ouvido, da narina; a coloração do bicho; o comprimento do corpo, da cabeça e de cada membro; os poros femorais, que são glândulas de feromônios; enfim, uma série bem grande de variáveis. E as estruturas internas, o esqueleto? Podemos fazer uma radiografia ou diafanizar, tornando transparente, e assim por diante. Quando encontro diferenças consistentes entre o grupo de indivíduos que trouxe do campo e outro já conhecido e quando essas diferenças afetam mais de um caractere e ocorrem em uma mesma área geográfica, não há dúvida de que essas diferenças resultam da expressão de um patrimônio genético distinto, e não de variação geográfica, individual ou sexual. Aí tem de fazer uma descrição e uma comparação, que é uma defesa de por que essa espécie é nova, mostrando por que pode ser separada de outras. Tem de escrever um artigo e submeter a uma revista científica. O artigo vai ser examinado por outros especialistas e, se convencer, é aceito e publicado. A espécie nova passará a existir oficialmente a partir da publicação desse artigo que a apresenta. n
A revista Papéis Avulsos de Zoologia também apareceu com destaque...
— Gostei muito que a Papéis Avulsos, que a Capes [Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior] considera brega e diz que não serve para nada, tenha aparecido na Zootaxa como uma das 20 revistas mais importantes para descrição de espécies de répteis da biodiversidade mundial. O pessoal não colocou na cabeça que informação é absolutamente importante para a humanidade, esteja onde estiver. Se amanhã dependermos de uma informação que foi publicada em um jornaleco em um dialeto da Ucrânia, vamos ter de encontrar e traduzir aquilo. É importante publicar na Science e na Nature, mas o mais importante é ter informação e informação de qualidade. Como as revistas brasileiras podem chegar ao nível das revistas do exterior se a Capes desestimula as revistas brasileiras? Está todo mundo indo para a Zootaxa, mas os trabalhos publicados lá não são melhores que os da Papéis Avulsos; saem lá simplesmente porque a Zootaxa tem mais saída, tem dinheiro para publicar e, por causa dos direitos autorais, ganha dinheiro com os artigos.
A quantidade enorme de espécies de répteis que o senhor descreveu, 53, impressiona. Tem alguma explicação para isso?
— Não, não tenho. É simplesmente vontade de trabalhar. É a curiosidade. Sempre fui muito curioso. Desde menino, eu ia para o litoral e saía muito com os caiçaras. Aprendi a andar no mato com os caiçaras, caçava, pescava com eles, e comecei a me interessar pelos répteis. Depois entrei no Butantan. Fiquei fascinado com aquelas coleções de cobras e pedi para um amigo do meu pai, Alberto Candeias, que era professor no ICB [Instituto de Ciências Biomédicas da USP], para fazer um estágio lá. Tenho até o original do pedido da doutora Jandyra do Amaral, que era diretora do Butantan, encaminhado para Alphonse Richard Hoge, chefe da divisão de biologia, dizendo assim: “Esse rapaz foi recomendado pelo doutor Alberto Candeias, parece que se interessa pela herpetologia, veja se dá para aproveitar”. E o Hoge escreveu embaixo: “Podemos receber por seis meses”. Eu tinha 16 anos incompletos, estava no primeiro ano do colégio, quando fui estagiar no Butantan. Três anos depois eu já conhecia todas as cobras brasileiras... Fiquei lá até entrar para a universidade.
Já em Paris?
— Não, na Universidade de São Paulo. Entrei na USP, fiz um ano e meio – tenho uma vida acadêmica conturbada –, quando estava no final do segundo ano na USP consegui a primeira bolsa de iniciação científica da FAPESP, que nunca usufruí, já como estagiário de [Paulo Emílio] Vanzolini no Museu de Zoologia, a quem admiro muito.
Por que não usufruiu a bolsa?
— Porque fui preso naquela leva de prisões de 1975. Fui preso, torturado, parei de apanhar no dia em que mataram o Vlado [jornalista Vladimir Herzog]. Não sabia por que pararam, pois eu estava apanhando há quase 72 horas seguidas, me jogaram num pátio do lado do Doi- Codi, no 2o Exército, tinha umas celas na frente, eu fiquei lá no pátio durante uma meia hora, tentando me recuperar, dali a pouco me jogam dentro de uma cela e a primeira pessoa que vem tratar de mim ali foi o Paulo Sérgio Markun, da TV Cultura hoje, que estava preso comigo. Markun era muito amigo do meu pai, que era um jornalista conhecido, era editorialista do Estadão. Dali a pouco chamam ele e outro jornalista que estava lá dentro, o Anthony de Christo, e ficam com eles mais ou menos uma meia hora. Quando Markun volta, vejo que ele está completamente transtornado. Falei: “O que foi, Markun?”. Ele falou: “Não, não foi nada”. “Como não foi nada? Eu sei que você está perturbado.” Passou um tempo, insisti, ele falou: “Miguel, mataram o Vlado. Agora a gente sabe o que aconteceu, você parou de apanhar por causa disso, agora eles estão apavorados, daqui a 10 minutos vão vir me pegar e o Anthony, para levar a gente para o enterro, já pediram para pôr manga comprida para esconder os sinais de tortura”.
O senhor militava na época?
— Eu era militante do Partido aqui na universidade, o Partidão. Fazia jornal de classe, coisas de estudante, absolutamente inócuas... Saí do Doi-Codi, fui para o presídio do Hipódromo, fiquei lá durante dois meses mais ou menos... Fui preso em 17 de outubro e saí em 23 de dezembro. Voltei para casa e começou uma série de atentados em casa, com pichações nas paredes dizendo que iam matar todo mundo. Achei melhor ir embora para a França. O cônsul francês e o português me levaram para o Paraguai, de lá fui para Lima e fiquei na casa do Darcy Ribeiro, que era amigo do meu pai. De lá fui para Paris. Cheguei em Paris, pedi equivalência [de disciplinas] daquele ano e meio de curso que já tinha começado. Na verdade consegui mais, porque fiz um exame e consegui os dois primeiros anos completos na universidade e terminei a faculdade na França. Depois voltei para o Brasil para fazer o doutorado.
O senhor terminou o curso de biologia em 1978 já com a primeira espécie descrita, certo?
— O primeiro bicho que descrevi foi uma cobrinha da Guiana Francesa, Atractus zidoki, junto com o Jean-Pierre Gasc, do Museu de Paris. Sempre observava bichos de lugares diferentes e falava: “Puxa vida, o que aconteceu?”. O que mais me interessava era a evolução, a história de um grupo de espécies, que um sistemata vai traçando a partir do estudo dos caracteres dos animais. Ser sistemata é ser sistemata para tudo. Quer dizer, encontrar diferenças, o que separa as coisas, fazer agrupamentos de várias maneiras possíveis. A primeira parte do trabalho de sistemata é justamente responder o seguinte: “Quais são as unidades evolutivas com que estou mexendo aqui? São espécies ou são variações geográficas?”. Foi isso que fiz no meu doutorado, peguei um grupo de lagartos que todo mundo achava que era a mesma coisa na América do Sul e acabei descobrindo que tinha ali 14 espécies, várias tiveram de ser descritas como novas.
Há muitos sistematas no Brasil?
— Faltam sistematas. A ornitologia é uma das áreas onde faltam muitos sistematas. Olha como a história explica: quando fiz minha pós-graduação com Vanzolini, havia pouquíssimos herpetólogos no Brasil. Tinha o Vanzolini, o Tales de Lima no Rio Grande do Sul, e praticamente só. O primeiro curso de pós em herpetologia foi o Instituto de Biociências da USP, junto com o Museu de Zoologia. Comecei a ser orientado por Vanzolini e orientei uma leva de gente. Hoje um congresso de herpetologia reúne 800 pessoas. Na ornitologia, a pessoa mais importante no século passado foi Olivério Pinto, pai da professora Eudóxia Froehlich, daqui do departamento. Olivério Pinto foi diretor do Museu de Zoologia, se aposentou e nunca orientou na pós-graduação. Ou seja, não teve nenhum orientador em ornitologia sistemática no Brasil. Hoje os poucos ornitólogos sistematas, por incrível que pareça, são alunos da Elizabeth Höfling, desse departamento, que foi orientada pelo Vanzolini em anatomia. Ela é anatomista e resolveu orientar os alunos porque não havia mais ninguém. Só em alguns anos é que teremos um número de sistematas adequado, o que é péssimo num país com uma diversidade biológica altíssima como o Brasil.
Em vista disso, como fica a proteção da biodiversidade?
— Muito difícil, se não temos sistematas o bastante e se não conhecemos a biodiversidade. Estamos fazendo vários trabalhos em morfologia e outros com a parte molecular, mas quando iniciamos com trabalhos mais refinados, utilizando caracteres moleculares, a sistemática feita com base em dados morfológicos às vezes precisa ser toda refeita. Apenas pela morfologia não conseguimos detectar espécies crípticas [morfologicamente idênticas, mas geneticamente distintas]. Se queremos conservar uma determinada espécie em uma área, posso falar “ela está preservada nesta área aqui”. Mentira, porque, na hora em que vou fazer o trabalho molecular, vejo que o que estou preservando é uma espécie. A outra, que detectei com os dados moleculares, está numa área que não está protegida.
O senhor abre um capítulo do livro Fauna da Caatinga dizendo que durante muito tempo prevaleceu a ideia de que a Caatinga não tinha fauna própria. Cita Vanzolini e o zoólogo norte-americano Michael Mares e em seguida faz uma crítica, dizendo que foi uma visão apressada, baseada em coleções biológicas pouco representativas, com uma amostragem geográfica insuficiente dos ecossistemas vizinhos. Quer dizer, não obstante a importância do trabalho de Vanzolini, o conhecimento sobre a diversidade de répteis está cheio de lacunas?
Sim, e o problema é que estamos percebendo isso tarde. Só no final dos anos 1990 é que, com um pesquisador americano, Jack Sites, e Nelson Jorge da Silva, de Goiânia, é que decidimos mudar o método de amostragem de répteis no Brasil. Decidimos fazer uma coleta grande na região de serra da Mesa, em Goiás, com armadilhas de interceptação e queda, que os americanos já usavam para coletar em desertos. É uma armadilha simples, você enterra baldes e entre eles faz uma cerca de lona plástica; os bichos batem na cerca e a seguem até que caem nos baldes. Com essas armadilhas mudamos a maneira de coletar no Brasil, e hoje ninguém mais coleta só manualmente. Começamos a pegar uma quantidade imensa de bichos desconhecidos e espécies antes consideradas raras passaram a ser comuns. Alguns marsupiais do gênero Monodelphis, considerados raríssimos, eram na verdade comuníssimos. Uma parte dessa fauna secretiva [difícil de ser detectada]começou a aparecer com esse método de coleta, que fez com que crescesse bastante o conhecimento sobre a fauna brasileira. Até essa época se pensava que a Caatinga não tinha fauna própria ou tinha uma fauna comum com o Cerrado, mas aí começamos a ver que havia muito endemismo [espécies de animais ou plantas próprias em uma área geográfica restrita] na Caatinga e no Cerrado.
As pesquisas nas dunas do São Francisco são um dos marcos de sua trajetória científica, certo? Como é que começou?
Eu estava fazendo meu doutorado com os lagartos do gênero Tropidurus e descobri que numa área da Caatinga, em Santo Inácio, na Bahia, tinha duas espécies de Tropidurus. Falei: “Ué, por que lá tem duas espécies se no resto da Caatinga tem uma só?”. Fui para lá, confirmei a existência das duas e peguei outro bicho, que descrevi como Tropidurus amathites. O Tropidurus de Santo Inácio vivia na areia, quando todos os outros eram bichos saxícolas, quer dizer, viviam sobre pedras. Além de estar na areia, o parente mais próximo dele era um bicho saxícola da serra do Espinhaço em Minas Gerais, a mais de mil e tantos quilômetros dali. “Puxa, como é possível? Como um bicho saxícola acaba virando um que vive na areia, ou vice- -versa?” Descobri que Richard Burton, o pesquisador, dizia que nessa região do São Francisco havia um pequeno Saara. Pensei: “Se tem um pequeno Saara, tem areia que não é brincadeira”. Fui atrás e encontrei os trabalhos do Aziz Ab’Saber e do Jean Tricart mostrando que a maior região de paleodunas da América do Sul estava ali. Descobri ali um ecossistema novo, do qual descrevemos gêneros e espécies novas de cobra, de lagarto, de sapo, de várias coisas.
Essa área foi reconhecida como biologicamente relevante?
Não só foi reconhecida, como está em processo a criação do Parque Nacional das Dunas do São Francisco, por proposta minha. Fiz uma proposta ao Ibama, foi aceita, fiz um sobrevoo com eles, uma área grande...
Deve ter outras áreas como as dunas pelo Brasil, não?
Com certeza. Nossos trabalhos no Cerrado têm mostrado que as regiões arenosas comportam espécies endêmicas que eram desconhecidas. A única maneira de ver se a situação é semelhante à encontrada nas dunas do São Francisco é trabalhando no campo. É impossível dizer se uma área é importante sem coletar no lugar. Nosso conhecimento sobre os mecanismos que levaram à diferenciação das espécies é insuficiente para dizer se uma área é ou não relevante para a diferenciação dos bichos. Quem chegar no topo da serra de Baturité, no Ceará, vai ver que a área montanhosa dos arredores é de Mata Atlântica. Em volta é tudo caatinga, aquele sertão incrível. Quem coleta ali em cima tem uma probabilidade alta de encontrar espécies endêmicas, porque as espécies de floresta não atravessam as áreas abertas, estão isoladas desde o tempo em que essa mancha de floresta estava em contato com a floresta atlântica ou com a Amazônia.
A confusão causada por uma deformação das leis do Ministério do Meio Ambiente entre pesquisador e biopirata ainda persiste?
A confusão causada por uma deformação das leis do Ministério do Meio Ambiente entre pesquisador e biopirata ainda persiste?
Em parte sim. Falaram que biodiversidade dá dinheiro, quando não necessariamente dá, e colocaram isso na cabeça de todo mundo. Nas comunidades indígenas e quilombolas – boa parte do pessoal fala “quero dinheiro para você trabalhar na minha terra”–, os caras perderam completamente a noção de que aquilo, para dar dinheiro algum dia, às vezes precisa de 10 anos de investigação. Trabalhos meus e de meus alunos foram tremendamente prejudicados, tínhamos de ir para o exterior para ver material porque eles [pesquisadores de outros países] não mandavam o material para o Brasil. Hoje a coisa está mais simples, mas ainda resta um pouco da noção de que pesquisador é um cara que é meio criminoso, que está matando bicho ou fazendo pirataria... Tudo por causa de dois ou três casos...
Para resolver esses conflitos, seria importante integrar os pesquisadores com outros grupos, para que participassem das pesquisas, não?
Lógico. Isso é uma coisa que sempre defendi. O problema é que a maioria dos parques nacionais, que poderiam fazer essas ligações, infelizmente não funciona. A maioria dos parques deveria ter muito mais informação e não tem. Faltam guias de campo para a maior parte dos grupos. Os parques nacionais teriam que ter dinheiro e acordos amplos com as universidades, porque é lá, nos parques, que está a matéria-prima para os pesquisadores trabalharem. O Museu Goeldi tem o parque e a reserva de Caxiuanã, cedida a eles por 30 anos pelo Ibama. O Museu Goeldi está gerindo Caxiuanã e gerando conhecimento, já saíram vários livros, mas o que predomina nos parques nacionais são pesquisas sem norte, porque resultam do pedido espontâneo de cada pesquisador. Você chega num parque nacional e quer saber qual é a infraestrutura e a base de dados e vê que eles não têm nada sobre variação de temperatura, clima ou fenologia das plantas mais comuns... Uma equipe de técnicos em cada parque poderia se responsabilizar por esses dados, manter contato com o pessoal das universidades, levar o pessoal, sei lá, com apoio da FAB, como o antigo Projeto Rondon, e acertar coisas do tipo “durante 10 anos vocês vão estudar este parque nacional para termos informações sobre esse ecossistema; coisa planejada”. Outra coisa que está relegada a décimo quinto plano de importância no Brasil é o turismo. Com a biodiversidade que temos! Não temos nada tão chamativo como a megafauna de mamíferos da África, mas temos onças, macacos... Em que país se consegue ver 14 ou 15 espécies de macacos numa só localidade, como na Amazônia? O turista adora ver lagarto no campo e fotografar sapo à noite no campo, mas não exploramos isso. Quem trabalha nesse ramo não conhece a fauna brasileira, não conhece os ecossistemas brasileiros, nem o que o turista gosta.
Como foi seu trabalho como diretor do Museu de Zoologia?
— Estive na direção do museu por quatro anos. Fui o primeiro diretor depois que Vanzolini se aposentou. Trabalhei com empenho máximo para valorizar o museu e acho que consegui. O Museu de Zoologia hoje tem uma posição de destaque na universidade. Não se faz nenhuma pós-graduação em zoologia no Brasil sem consultar as coleções do museu. As coleções neotropicais mais importantes do globo estão lá. As coleções, que o museu acumula desde a fundação, em 1885, são a base para entender a história dos ecossistemas e para retraçar um futuro melhor para o país. Se pensar na expansão de doenças endêmicas, as coleções de dípteros [insetos] são estratégicas. Darwin não teria elaborado a teoria da seleção natural se não tivesse acesso às coleções do Museu Britânico e comparado os bichos que ele pegou com os que haviam sido depositados ali ao longo de gerações. O museu representa o âmago do trabalho do pesquisador. As coleções que fiz ao longo da minha vida vão estar depositadas no Museu de Zoologia e daqui a 20, 30 anos alguém vai olhar aquilo e se aproveitar do meu trabalho, enriquecendo com o material que ele mesmo pegou. Mas tem um problema...
Qual?
— São Paulo, por ser a cidade mais rica do Brasil, e o Brasil, por ser líder mundial em biodiversidade, deveriam ter um museu à altura. E não temos. No Museu de Zoologia faltam técnicos, falta uma série de coisas importantes para poder tocar o trabalho. Eu poderia ter descrito muito mais do que 50 espécies se tivesse tido mais apoio de técnicos para trabalhar no museu. Falta apoio infraestrutural, falta espaço para exposições e para as coleções. Isso é o que às vezes a universidade não enxerga, e é muito importante. Uma coleção que não está arrumada não serve para estudar, é a mesma coisa que uma biblioteca desarrumada. A ciência não avança assim. Se um cara publica um trabalho na Nature ou na Science, você olha e fala: “Putz, tenho um bicho que mostra que o negócio é diferente, mas cadê esse bicho? Coletei anos atrás, mas a coleção está desarrumada...”, acabou, você perdeu o tempo da resposta. Agilidade é importante, as coleções têm que estar bem organizadas, com gente capaz para tomar conta delas. Com o Infra [projeto do programa Infraestrutura da FAPESP], consegui compactar praticamente todas as coleções do museu e abrir novos espaços, mas eu sabia que aquilo seria para quatro anos. Já faz oito, o museu está estourando. O museu precisa de três vezes a área dele, não tem mais como crescer. É um prédio que foi construído para abrigar coleções no começo do século XX.
Qual a solução?
— Construir um prédio grande para o museu aqui na Cidade Universitária. Tinha um projeto para fazer um prédio do Museu de Zoologia aqui, a Praça dos Museus, que eu propus à USP. Foi aceito pela Reitoria, mas ficou parado por falta de vontade política. O Brasil merece um museu à altura. Ainda mais agora, ano da Copa do Mundo, o Brasil sendo colocado em evidência, não tem uma dessas coisas que é um marco cultural de qualquer cidade importante. Você não vai a Paris e deixa de ir ao Jardin des Plantes e ao Museu de História Natural, nem a Londres sem ir ao British Museum. Buenos Aires tem o Museu de La Plata, aquela coisa espetacular. O Brasil não tem um museu assim. Tem o Museu Nacional do Rio de Janeiro, que dá pena, ver aquela casa maravilhosa que foi o palácio imperial caindo aos pedaços. Agora está sendo reformado. São Paulo, a cidade mais rica do Brasil, ainda não tem um museu de zoologia à altura de sua riqueza.
Quando foi encontrado o primeiro fóssil no mundo
Quando foi encontrado o primeiro fóssil no mundo?
A descoberta de novos fósseis é comumente comemorada pela ciência. Mas desde quando se tem contato com eles? Em resposta ao leitor, Alexander Kellner conta que os primeiros registros datam dos últimos séculos antes de Cristo.
Por: Alexander Kellner
Esta é uma pergunta interessante para a qual não se tem resposta exata. Definidos como evidências preservadas nas rochas de organismos que viveram em épocas geológicas distintas da atual (ou seja, com mais de 12 mil anos), os fósseis existem em diferentes formas, desde simples impressão de folhas, rastros de invertebrados, marcas de raízes e restos de conchas de moluscos, até ossos de dinossauros (como o Santanaraptor, encontrado no Brasil).
Devido a essa diversidade, não é fácil determinar como e quando foi encontrado o primeiro fóssil no mundo, já que ele deveria ter sido reconhecido como evidência de vida em épocas passadas e, além disso, ter sido documentado de alguma forma.
Entre os mais antigos destacam-se os dos chineses, que utilizavam ‘ossos de dragões’ na medicina 300 antes de Cristo
Entre os mais antigos registros de fósseis, destacam-se os dos chineses, que utilizavam ‘ossos de dragões’ na medicina a partir de pelo menos 300 antes de Cristo. Muitos acreditam que esses ossos fossilizados tenham pertencido a dinossauros, mas é mais provável que a maioria seja de mamíferos gigantes que viveram em diferentes pontos do planeta durante o Pleistoceno (cerca de 12 mil anos atrás).
Há também menções a ‘ossos’ ou ‘conchas de pedra’ em escrituras gregas e romanas, como os relatos do romano Quintus Sertorius em 81 a.C sobre a descoberta de um esqueleto com mais de 20 m no Marrocos.
No Brasil, é provável que os primeiros fósseis tenham sido registrados por populações indígenas que viviam na região de Sousa, na Paraíba. Vale lembrar que marcas dessas populações foram encontradas ao lado de pegadas de dinossauros. Embora provavelmente não tivessem noção do que eram fósseis, reconheceram as pegadas como pertencentes a animais que não viviam mais na região.
Alexander Kellner
Departamento de Geologia e Paleontologia,
Museu Nacional, Universidade Federal do Rio de Janeiro
Sob as cinzas do vulcão Eyjafjallajokull
Em abril, o vulcão islandês Eyjafjallajokull pegou o mundo de surpresa – sobretudo o da aviação, que ainda enfrenta restrições no espaço aéreo.
No Estúdio CH, o geólogo Wilson Teixeira, da USP, fala sobre o efeito explosivo desta e de outras erupções.
Pelos efeitos desastrosos que teve, a erupção do Eyjafjallajokull ganhou ares inéditos. A paralisação sem precendentes do espaço aéreo europeu por quase uma semana, consequência das cinzas que se espalharam e impediram os voos no continente, fez com que o fenômeno fosse visto como algo fora do comum. Nada de atípico, porém, segundo o geólogo Wilson Teixeira, da Universidade de São Paulo (USP).
"A mistura de gelo com o magma gerou cinzas vulcânicas, partículas minúsculas que interferem na segurança das aeronaves"
Em entrevista a Fred Furtado, Teixeira explica que a erupção está relacionada ao movimento das placas tectônicas, assim como terremotos. Enquanto estes últimos são efeito do choque entre as placas, o magma terrestre sobe quando há afastamento entre elas, levando a erupções que podem ser mais pacíficas ou mais explosivas – como no Eyjafjallajokull.
No caso islandês, o agravante era que acima do vulcão havia uma geleira: “A cratera do vulcão estava coberta de gelo, e essa mistura de gelo com o magma gerou cinzas vulcânicas. Essas partículas minúsculas é que interferem na segurança das aeronaves”, explica ele. Segundo Teixeira, nuvens de cinzas semelhantes já causaram transtornos no passado, chegando a fazer com que a temperatura terrestre baixassem entre um e dois graus por mais de um ano.
Se hoje o Brasil não precisa se preocupar com erupções, o geólogo lembra que a atividade vulcânica deixou marcas no Brasil no passado – tanto no sul quanto na paradisíaca Fernando de Noronha.
quinta-feira, 3 de junho de 2010
Caminhos de um átomo de Carbono
No cerne do jequitibá estava incrustado um átomo de Carbono. Milhões iguais a ele construíram paredes de células alongadas, já mortas e com seus canais cheios de substâncias variadas, escuras, aromáticas e de enorme resistência. As longas cadeias de carbono, organizados em grupos e subgrupos estavam protegidos por todo arcabouço do caule do antiqüíssimo ser vivo. No passar dos séculos, desde sua incorporação à jovem planta, nada foi perdido daquele momento luminoso, quando recebeu energia suficiente para unir-se aos outros 5 carbonos que estavam unidos, dentro de um cloroplasto. Aquela mesma força vinda da luz está ainda com o Carbono. Isso não vai durar muito porque coisas estranhas ocorreram nos arredores e ameaçavam a árvore milenar. Desde alguns anos as chuvas têm um sabor diferente e as colunas capilares de água que ascendem desde as raízes, já não trazem consigo cálcio, magnésio e nem fósforo na mesma abundância de outrora. Elevar mais de 50 metros somente a água não é bom e toda a estrutura da árvore se ressente.
Antes de ser parte do jequitibá, o Carbono passou por muitas etapas, ficou milênios voando no ar e rodando todo o planeta. Agitava-se e se acelerava durante os dias quando absorvia o calor que a Terra refletia. Guardava o calor da Terra e não a deixava se resfriar. Também passou milhares de anos no mar. Entrava e saia, mas numa destas vezes seu caminho foi alterado e num facho de luz ele entrou numa pequenina planta que flutuava nas ondas iluminadas. Quase em seguida entrou com a alga pela boca de uma diminuta larva e ficou fazendo parte deste novo ser. A larvinha cresceu e foi se transformando num animal complicado e que tinha e capacidade de proteger-se, formando uma concha com listas e estrias coloridas. Quando este animal morreu, o carbono continuou na concha, que foi usada como abrigo por caranguejos e depois, já quebradiça, foi arrastada para o assoalho do oceano, onde repousou tempo enorme enquanto era recoberta por grandes camadas de detritos. Foi um longo período de frio, obscuridade e enorme pressão e ao final o Carbono estava incorporado a uma pedra. Com o passar das Eras a pedra foi elevada do mar e começou a formar parte de uma colina. Desta rocha e na sua superfície foi se formando uma camada de solo, onde cresceram diversas plantas e depois vieram as videiras trazidas pelos homens. Muitos carbonos alimentaram as videiras e alguns chegaram ao vinho e deram alegria a pessoas pobres e a soldados rudes. Navegou pelo sangue de um velho, alimentou pensamentos e afetou a transmissão entre alguns neurônios e depois foi digerido dentro de uma célula. Saiu depois numa expiração e voltou para a atmosfera. A Terra tinha se modificado bastante, existiam plantas e animais novos e de muitos tipos. Outras partes destas rochas foram usadas para erigir templos e esculpir estátuas que adornaram cidades e depois ruínas. Depois de expirado dos pulmões, o Carbono deu então inúmeras voltas no planeta até encontrar um grupo de árvores que pareciam as colunas do templo. Desceu numa lufada de ar e entrou pela fenda estomática de uma plantinha jovem e robusta e torceu para que fosse uma daquelas que formavam colunas. Era mesmo e com a ajuda do Sol, incorporou-se neste templo diferente, mas majestoso ainda, pois era vivo e palpitava de energia e de ciclos de reprodução e de evolução entre as suas hastes e sob as suas ramas.
Como se contou no início alterações nas chuvas agora ameaçavam estas árvores colunares e todo o templo tremia. Não tardou para que as raízes de sentissem fracas, o solo ficasse estranho e o Jequitibá caísse durante um vendaval. Sem a proteção da vida, em alguns anos o enorme tronco foi quebrado, lascado e penetrado por hifas de fungos e por colônias de bactérias, que dele se alimentaram. Em um instante breve o carbono foi absorvido por uma hifa e dentro de uma mitocôndria perdeu novamente a energia que tinha incorporado. A hifa cresceu e o carbono voou novamente acompanhado de dois oxigênios. Ao mesmo tempo, lá longe, no outro templo, a chuva também libertava os outros carbonos. As colunas perdiam frisos e detalhes e os carbonos voavam outra vez em busca de outros jequetibás. Para onde irá agora o Carbono?
Usando seus conhecimentos e o material fornecido neste módulo responda às seguintes questões relacionadas a este texto que aborda o ciclo do carbono:
1 - Que etapas do ciclo do carbono podem ser identificadas no texto? Porque ?
2 - Que equações descrevem quimicamente as transformações do carbono?
3 - De quais moléculas o carbono participou?
4 - De que tipos de seres vivos? Existem árvores milenares?
5 - Quais as funções desempenhadas pelo carbono em cada etapa de sua “viagem”?
6 - Quais reservatórios de carbono aparecem no texto?
7 - Porque o vinho estragado libertou o carbono?
8 - O que causou o declínio da floresta e do templo? Qual o processo?
9 - Porque duas organelas celulares foram destacadas no texto?
10- Qual a razão da incerteza quanto ao destino do carbono na atualidade?
11- Como pode ser interpretada a expressão “a chuva tinha um sabor diferente”?
12- Qual a escala de tempo desta trajetória?
13- Existe referencia ao efeito estufa?
14- Onde existe referencia á cadeia trófica?
Antes de ser parte do jequitibá, o Carbono passou por muitas etapas, ficou milênios voando no ar e rodando todo o planeta. Agitava-se e se acelerava durante os dias quando absorvia o calor que a Terra refletia. Guardava o calor da Terra e não a deixava se resfriar. Também passou milhares de anos no mar. Entrava e saia, mas numa destas vezes seu caminho foi alterado e num facho de luz ele entrou numa pequenina planta que flutuava nas ondas iluminadas. Quase em seguida entrou com a alga pela boca de uma diminuta larva e ficou fazendo parte deste novo ser. A larvinha cresceu e foi se transformando num animal complicado e que tinha e capacidade de proteger-se, formando uma concha com listas e estrias coloridas. Quando este animal morreu, o carbono continuou na concha, que foi usada como abrigo por caranguejos e depois, já quebradiça, foi arrastada para o assoalho do oceano, onde repousou tempo enorme enquanto era recoberta por grandes camadas de detritos. Foi um longo período de frio, obscuridade e enorme pressão e ao final o Carbono estava incorporado a uma pedra. Com o passar das Eras a pedra foi elevada do mar e começou a formar parte de uma colina. Desta rocha e na sua superfície foi se formando uma camada de solo, onde cresceram diversas plantas e depois vieram as videiras trazidas pelos homens. Muitos carbonos alimentaram as videiras e alguns chegaram ao vinho e deram alegria a pessoas pobres e a soldados rudes. Navegou pelo sangue de um velho, alimentou pensamentos e afetou a transmissão entre alguns neurônios e depois foi digerido dentro de uma célula. Saiu depois numa expiração e voltou para a atmosfera. A Terra tinha se modificado bastante, existiam plantas e animais novos e de muitos tipos. Outras partes destas rochas foram usadas para erigir templos e esculpir estátuas que adornaram cidades e depois ruínas. Depois de expirado dos pulmões, o Carbono deu então inúmeras voltas no planeta até encontrar um grupo de árvores que pareciam as colunas do templo. Desceu numa lufada de ar e entrou pela fenda estomática de uma plantinha jovem e robusta e torceu para que fosse uma daquelas que formavam colunas. Era mesmo e com a ajuda do Sol, incorporou-se neste templo diferente, mas majestoso ainda, pois era vivo e palpitava de energia e de ciclos de reprodução e de evolução entre as suas hastes e sob as suas ramas.
Como se contou no início alterações nas chuvas agora ameaçavam estas árvores colunares e todo o templo tremia. Não tardou para que as raízes de sentissem fracas, o solo ficasse estranho e o Jequitibá caísse durante um vendaval. Sem a proteção da vida, em alguns anos o enorme tronco foi quebrado, lascado e penetrado por hifas de fungos e por colônias de bactérias, que dele se alimentaram. Em um instante breve o carbono foi absorvido por uma hifa e dentro de uma mitocôndria perdeu novamente a energia que tinha incorporado. A hifa cresceu e o carbono voou novamente acompanhado de dois oxigênios. Ao mesmo tempo, lá longe, no outro templo, a chuva também libertava os outros carbonos. As colunas perdiam frisos e detalhes e os carbonos voavam outra vez em busca de outros jequetibás. Para onde irá agora o Carbono?
Usando seus conhecimentos e o material fornecido neste módulo responda às seguintes questões relacionadas a este texto que aborda o ciclo do carbono:
1 - Que etapas do ciclo do carbono podem ser identificadas no texto? Porque ?
2 - Que equações descrevem quimicamente as transformações do carbono?
3 - De quais moléculas o carbono participou?
4 - De que tipos de seres vivos? Existem árvores milenares?
5 - Quais as funções desempenhadas pelo carbono em cada etapa de sua “viagem”?
6 - Quais reservatórios de carbono aparecem no texto?
7 - Porque o vinho estragado libertou o carbono?
8 - O que causou o declínio da floresta e do templo? Qual o processo?
9 - Porque duas organelas celulares foram destacadas no texto?
10- Qual a razão da incerteza quanto ao destino do carbono na atualidade?
11- Como pode ser interpretada a expressão “a chuva tinha um sabor diferente”?
12- Qual a escala de tempo desta trajetória?
13- Existe referencia ao efeito estufa?
14- Onde existe referencia á cadeia trófica?
O QUE É EFEITO ESTUFA?
Normalmente o termo efeito estufa é utilizado com uma conotação negativa, indicando que algo de errado está acontecendo com a atmosfera. No entanto, a vida na terra só é possível por causa desse efeito. Para se ter uma idéia da importância do efeito estufa, pode-se comparar a Terra e a Lua. Enquanto a camada de ar que envolve a Terra se mantém entre extremos aproximados de -10ºC e 50ºC, a Lua, que até onde sabemos não possui seres vivos, apresenta extremos de -150ºC a noite e 100ºC na superfície exposta ao Sol. Estas diferenças existem a despeito do fato de que ambos os corpos celestes se encontrarem à mesma distância do sol. Estas diferenças existem porque a terra possui uma camada de gases capazes de absorver parte da radiação emitida pelo Sol. De toda a radiação que chega à Terra, apenas a luz visível e parte das ondas de rádio atingem a superfície da terra sem interferência, enquanto a luz ultravioleta é absorvida na estratosfera, provocando seu aquecimento. A energia absorvida faz com que as moléculas de certos gases vibrem, promovendo produção de calor o qual em parte acaba sendo reemitido para o espaço e em parte é responsável pela manutenção dos sistemas vivos na superfície terrestre. Este é o efeito estufa benéfico, sem o qual a vida na Terra seria impossível.
Por outro lado, quando se fala do lado mau do efeito estufa quer-se dizer que o aumento artificial, e desproporcionalmente rápido na concentração de certos gases que provocam este efeito (como o CFC, óxido nítrico, ozônio e o CO2, por exemplo) vem provocando um aumento de temperatura da atmosfera. Isto pode provocar mudanças climáticas significativas para a manutenção da vida como a conhecemos. De acordo com simulações de computador, alterações de temperatura que para nós são relativamente pequenas (p.ex. 1 ou 2 graus centígrados a mais na média mundial) poderão produzir alterações climáticas drásticas, devido principalmente à possibilidade de descongelamento de parte da água que se encontra em forma de gelo nos pólos. A presença de maior proporção de água líquida na atmosfera não somente aumentaria os níveis de água nos oceanos, mas também faria com que os regimes de chuvas de várias regiões se alterassem. Paralelamente, os próprios efeitos do aumento de temperatura fariam com que os movimentos de massas de ar também se alterassem e inclusive influenciassem os regimes de chuvas.
Este cenário de mudanças climáticas já ocorreu diversas vezes em nosso planeta e dados obtidos a partir de registros fósseis, indicam que houve grandes mudanças no conjunto de seres vivos do planeta (ou seja, na biodiversidade).
Os maiores focos de diversidade biológica em nosso planeta encontram-se nas regiões costeiras e nas regiões que abrigam florestas tropicais. Se quiser ler mais sobre isto veja meu artigo “Esqueceram nossas florestas marinhas” na coluna Neotrópicas.
A biodiversidade marinha e costeira forma um conjunto mais amplo de biomas do planeta, cobrindo cerca de 71% da superfície terrestre. As regiões costeiras estão entre os ecossistemas naturais mais produtivos (estuários, lagunas, recifes de coral etc). A diversidade biológica marinha é comparável às florestas tropicais terrestres. Alguns autores inclusive comparam os biomas marinhos com o terrestre dizendo que o primeiro é equivalente a uma floresta tropical submersa.
Em um cenário onde o aumento nos gases do efeito estufa provoquem de mudanças ambientais muito rápidas, o aquecimento das águas degradaria os ecossistemas marinhos, afetando diversas espécies de diferentes formas. As alterações nos níveis do mar com uma freqüência mais rápida do que muitos dos biomas poderiam suportar, provocariam estresse em muitos dos organismos sensíveis à temperatura, tais como os corais, causando a morte e favorecendo o estabelecimento de doenças. Com a perda dos corais por exemplo, várias comunidades que vivem a eles associadas e/ou deles dependem e incluem um grande número de espécies animais e vegetais, correriam o risco de desaparecer, Isto porque não teriam tempo para se adaptar às novas condições climáticas. O efeito estufa gerado por atividade humana pode levar à perda de espécies e portanto à diminuição da biodiversidade.
No caso das florestas tropicais, e efeito seria muito similar, mas por vias distintas. No ambiente terrestre, uma das alterações mais importantes seria na distribuição da água na superfície, determinada pelos movimentos de massa de ar. Há previsões que indicam aumentos de temperatura na Região Amazônica da ordem de 3 a 8ºC associadas com uma diminuição significativa na precipitação. Essas previsões sugerem que algumas regiões da Amazônia poderiam apresentar clima similar ao de um deserto. Como nos ecossitemas marinhos, se no ambiente terrestre as mudanças forem excessivamente rápidas, várias espécies não conseguiriam migrar com rapidez suficiente para encontrar um ambiente adequado para sua adaptação (veja animação). Essas espécies correm, portanto, o risco de desaparecer, o que novamente significa perda de diversidade biológica. Alguns autores acreditam que os efeitos mais drásticos nas florestas seriam sobre as árvores, pois muitas apresentam ciclo de vida longo e estão muito bem adaptadas. Espécies com essas características, não teriam tempo de encontrar um novo habitat.
Assim, o principal mecanismo de perda de diversidade biológica seria a perda de habitats gerada pelo desaparecimento de certas espécies e consequentemente de várias das espécies associadas à primeira.
Considerando a biodiversidade como um conjunto de genomas que gera designes distintos, a perda de espécies significa a perda irrecuperável de designes não somente de espécies, mas também de associações de espécies em níveis de complexidade mais altos, como ecossistemas e comunidades.
Com a perda das árvores, que são os principais organismos captadores de carbono no planeta, mais CO2 ficaria livre na atmosfera, aumentando ainda mais a temperatura e piorando o problema.
Como o mesmo raciocínio é válido para o ambiente marinho, bem como para biomas em regiões temperadas do planeta, a perda de organismos fotossintetizantes levaria à sobra de CO2. Isso o que levaria a mais mudanças climáticas e a partir de certo ponto, o sistema pode entrar em um ciclo irreversível de perda de diversidade biológica. Assim, somente algumas espécies mais flexíveis com relação à adaptação, permaneceriam no sistema.
Vale lembrar que tudo isso ainda é bastante especulativo, pois ainda não conhecemos o suficiente sobre os mecanismos de adaptação de mais de 95% das espécies de nosso planeta. O que sabemos hoje é muito pouco perto do que há para saber sobre a biodiversidade e por isso as previsões correntes poderiam estar erradas tanto para o lado positivo quanto para o negativo. Se as previsões estiverem certas, não haverá tempo hábil para conhecermos o necessário sobre a biodiversidade até cerca de 2050, quando a concentração de CO2 será o dobro da de hoje. Assim, não parece sábio arriscar e continuar produzindo gases do efeito estufa.
Após ler este texto você pode estar curioso sobre como a mudança climática ocorre na terra. Colocarei um post sobre isto depois, mas por enquanto, se quiser, pode assistir a uma animação interativa sobre os ciclos de milankovitch, que mostram como os movimentos da terra alteram o clima. Para maior aprofundamento ainda, veja o livro “Biologia e Mudanças Climáticas no Brasil“.
Por outro lado, quando se fala do lado mau do efeito estufa quer-se dizer que o aumento artificial, e desproporcionalmente rápido na concentração de certos gases que provocam este efeito (como o CFC, óxido nítrico, ozônio e o CO2, por exemplo) vem provocando um aumento de temperatura da atmosfera. Isto pode provocar mudanças climáticas significativas para a manutenção da vida como a conhecemos. De acordo com simulações de computador, alterações de temperatura que para nós são relativamente pequenas (p.ex. 1 ou 2 graus centígrados a mais na média mundial) poderão produzir alterações climáticas drásticas, devido principalmente à possibilidade de descongelamento de parte da água que se encontra em forma de gelo nos pólos. A presença de maior proporção de água líquida na atmosfera não somente aumentaria os níveis de água nos oceanos, mas também faria com que os regimes de chuvas de várias regiões se alterassem. Paralelamente, os próprios efeitos do aumento de temperatura fariam com que os movimentos de massas de ar também se alterassem e inclusive influenciassem os regimes de chuvas.
Este cenário de mudanças climáticas já ocorreu diversas vezes em nosso planeta e dados obtidos a partir de registros fósseis, indicam que houve grandes mudanças no conjunto de seres vivos do planeta (ou seja, na biodiversidade).
Os maiores focos de diversidade biológica em nosso planeta encontram-se nas regiões costeiras e nas regiões que abrigam florestas tropicais. Se quiser ler mais sobre isto veja meu artigo “Esqueceram nossas florestas marinhas” na coluna Neotrópicas.
A biodiversidade marinha e costeira forma um conjunto mais amplo de biomas do planeta, cobrindo cerca de 71% da superfície terrestre. As regiões costeiras estão entre os ecossistemas naturais mais produtivos (estuários, lagunas, recifes de coral etc). A diversidade biológica marinha é comparável às florestas tropicais terrestres. Alguns autores inclusive comparam os biomas marinhos com o terrestre dizendo que o primeiro é equivalente a uma floresta tropical submersa.
Em um cenário onde o aumento nos gases do efeito estufa provoquem de mudanças ambientais muito rápidas, o aquecimento das águas degradaria os ecossistemas marinhos, afetando diversas espécies de diferentes formas. As alterações nos níveis do mar com uma freqüência mais rápida do que muitos dos biomas poderiam suportar, provocariam estresse em muitos dos organismos sensíveis à temperatura, tais como os corais, causando a morte e favorecendo o estabelecimento de doenças. Com a perda dos corais por exemplo, várias comunidades que vivem a eles associadas e/ou deles dependem e incluem um grande número de espécies animais e vegetais, correriam o risco de desaparecer, Isto porque não teriam tempo para se adaptar às novas condições climáticas. O efeito estufa gerado por atividade humana pode levar à perda de espécies e portanto à diminuição da biodiversidade.
No caso das florestas tropicais, e efeito seria muito similar, mas por vias distintas. No ambiente terrestre, uma das alterações mais importantes seria na distribuição da água na superfície, determinada pelos movimentos de massa de ar. Há previsões que indicam aumentos de temperatura na Região Amazônica da ordem de 3 a 8ºC associadas com uma diminuição significativa na precipitação. Essas previsões sugerem que algumas regiões da Amazônia poderiam apresentar clima similar ao de um deserto. Como nos ecossitemas marinhos, se no ambiente terrestre as mudanças forem excessivamente rápidas, várias espécies não conseguiriam migrar com rapidez suficiente para encontrar um ambiente adequado para sua adaptação (veja animação). Essas espécies correm, portanto, o risco de desaparecer, o que novamente significa perda de diversidade biológica. Alguns autores acreditam que os efeitos mais drásticos nas florestas seriam sobre as árvores, pois muitas apresentam ciclo de vida longo e estão muito bem adaptadas. Espécies com essas características, não teriam tempo de encontrar um novo habitat.
Assim, o principal mecanismo de perda de diversidade biológica seria a perda de habitats gerada pelo desaparecimento de certas espécies e consequentemente de várias das espécies associadas à primeira.
Considerando a biodiversidade como um conjunto de genomas que gera designes distintos, a perda de espécies significa a perda irrecuperável de designes não somente de espécies, mas também de associações de espécies em níveis de complexidade mais altos, como ecossistemas e comunidades.
Com a perda das árvores, que são os principais organismos captadores de carbono no planeta, mais CO2 ficaria livre na atmosfera, aumentando ainda mais a temperatura e piorando o problema.
Como o mesmo raciocínio é válido para o ambiente marinho, bem como para biomas em regiões temperadas do planeta, a perda de organismos fotossintetizantes levaria à sobra de CO2. Isso o que levaria a mais mudanças climáticas e a partir de certo ponto, o sistema pode entrar em um ciclo irreversível de perda de diversidade biológica. Assim, somente algumas espécies mais flexíveis com relação à adaptação, permaneceriam no sistema.
Vale lembrar que tudo isso ainda é bastante especulativo, pois ainda não conhecemos o suficiente sobre os mecanismos de adaptação de mais de 95% das espécies de nosso planeta. O que sabemos hoje é muito pouco perto do que há para saber sobre a biodiversidade e por isso as previsões correntes poderiam estar erradas tanto para o lado positivo quanto para o negativo. Se as previsões estiverem certas, não haverá tempo hábil para conhecermos o necessário sobre a biodiversidade até cerca de 2050, quando a concentração de CO2 será o dobro da de hoje. Assim, não parece sábio arriscar e continuar produzindo gases do efeito estufa.
Após ler este texto você pode estar curioso sobre como a mudança climática ocorre na terra. Colocarei um post sobre isto depois, mas por enquanto, se quiser, pode assistir a uma animação interativa sobre os ciclos de milankovitch, que mostram como os movimentos da terra alteram o clima. Para maior aprofundamento ainda, veja o livro “Biologia e Mudanças Climáticas no Brasil“.
Funções Metabólicas nos Vegetais
Você já ouviu falar em “cegueira botânica”? O termo refere-se ao fato de que, apesar do reconhecimento da importância das plantas para o homem, o interesse pela biologia vegetal é tão pequeno que as plantas raramente são percebidas como algo mais que componentes da paisagem ou objetos de decoração. Comumente, encontramos pessoas que não reconhecem as plantas como seres vivos. Já entre aqueles que compreendem as plantas como organismos vivos, ideias incorretas são frequentes, como a visão de que as plantas respiram apenas durante a noite. Desta forma, faz-se necessária a discussão sobre estratégias que permitam melhorar a compreensão da população sobre os interessantes processos metabólicos que ocorrem nos vegetais, uma vez que são essenciais para nossa sobre vivência no planeta.
O poético texto apresentado a seguir traz uma sensível síntese dos principais pontos do metabolismo vegetal. Sua leitura representa um agradável ponto de partida em busca de modos criativos de apresentar aos nossos estudantes, bem como ao grande público, as maravilhas do metabolismo vegetal.
A infinita beleza da fotossíntese
Apesar de complexa e muitas vezes difícil de compreender, a fotossíntese, às vezes, é cantada em versos, como na canção de Caetano Veloso Luz do sol, que inicia com a frase…
Luz do sol, que a folha traga e traduz
Além de ser a forma mais eficiente de “empacotar” carbono, seqüestrando-o da atmosfera e armazenando este átomo por um longo tempo nos corpos de animais plantas e microorganismos, a fotossíntese é o processo por traz não somente de toda a produção de alimentos para nós e todos os organismos vivos em nosso planeta. Até mesmo o petróleo, para ser formado, necessitou do processo fotossintético para ocorrer!
Em verde novo, em folha, em graça, em vida, em força, em luz.
Para que o verde das folhas seja traduzido em força, ao entrar nos cloroplastos (organelas que têm clorofila e dão a cor verde às plantas) o C, ou seja, carbono do CO2, é bioquimicamente ligado a compostos de carbono (ácidos) já existentes nas folhas, de forma que a cadeia de carbono vai aumentando até formar moléculas de 6 carbonos (a glicose e a frutose). Estes açúcares podem ser ligados entre si, formando sacarose e serem transportados para o resto da planta usar para crescer. Alternativamente, as glicoses podem ser encadeadas entre si e formam grânulos de amido que serão guardados para uso durante a noite ou no outro dia. A energia para fazer tudo isso vem da luz. A energia da luz é inicialmente guardada em ligações que envolvem átomos de fósforo que é um componente tão importante quanto o carbono para que a planta consiga realizar a fotossíntese.
Céu azul, que vem até onde os pés,
Tocam a terra e a terra inspira e exala os seus azuis
O papel da terra é armazenar a água, que tem uma função extremamente interessante na fotossíntese. Para que a energia da luz seja processada, os elétrons vêm da água. A primeira reação que ocorre é a quebra de uma molécula de água formando duas moléculas de hidrogênio (2 x H2) e uma de oxigênio (1x O2). Portanto, sem água, não pode haver fotossíntese. Uma conseqüência importante desse processo de “quebra da água” é que o oxigênio produzido volta para a atmosfera. Portanto, plantas realizando fotossíntese, além de retirarem o gás carbônico do ar, devolvem o oxigênio. De um ponto de vista humano, melhoram a qualidade do ar que respiramos. É daí que vem a idéia de que as florestas funcionam como pulmões do mundo.
Reza, reza o rio, córrego pro rio, rio pro mar
Reza a correnteza, roça, beira, doura a areia
As reações da fotossíntese realmente são como uma correnteza que empurra as moléculas e as transforma. Como a fotossíntese de uma planta inteira tem que “dar lucro”, isto é, o processo tem que produzir mais açúcares do que consome (senão a planta não cresce), a liberação de oxigênio no transporte de elétrons acaba sendo maior do que o consumo de oxigênio consumido na respiração das plantas. Fazer a fotossíntese dar lucro não é nada fácil e é por isto que as plantas respiram tão pouco e se movimentam tão lentamente. Elas não poderiam ter músculos e se movimentarem rápido, pois como o gasto de energia para a movimentação de músculos nos animais é enorme e com todo este gasto nenhuma planta conseguiria crescer e se reproduzir.
Marcha o homem sobre o chão, leva no coração uma ferida acesa
A marcha da humanidade abriu uma ferida sem precedentes, que vem gerando o aquecimento global. Desse ponto de vista, o papel da fotossíntese em produzir oxigênio e consumir gás carbônico é ótimo, pois as plantas trocam um gás que provoca o efeito estufa (o CO2) por um gás que não provoca este efeito (o O2). A conseqüência é de apenas amenizar o aumento do aquecimento, pois nós emitimos uma grande quantidade de CO2 devido à queima de combustíveis fósseis.
A água vem lá debaixo, ou seja, da raiz e é transportada para as folhas. A planta é um sistema aberto, ou seja, enquanto parte da água é usada na fotossíntese, uma grande parte é perdida através dos estômatos que têm que ficar abertos para deixar entrar o CO2. Portanto, para poder obter energia, a planta tem que perder água. Transportar água constantemente das raízes para o topo da planta é super importante porque os nutrientes (cálcio, potássio, fósforo etc) vão para cima com ela.
Assim, os estômatos abertos e a própria fotossíntese funcionam como bombas que puxam água e nutrientes para cima. As plantas podem ser comparadas a ares condicionados, que borrifam vapor de água na atmosfera durante o dia.
Mas o que é mais interessante ainda é que a produção e o transporte dos açúcares e seu bombeamento para baixo levam a sacarose a todas as partes da planta. Este transporte funciona como uma bomba no sentido inverso. Quando a planta cresce ela consome os açúcares para suprir os processos com a energia que ficou guardada nas ligações entre os carbonos que a fotossíntese fez. É isto que chamamos de respiração, um processo que libera CO2 de volta para a atmosfera.
Dono do sim e do não diante da visão da infinita beleza
As duas bombas (para cima e para baixo) estão interligadas na planta e formam uma circulação que liga o solo à atmosfera. Isto é o que possibilita a vida no planeta. Daí a profundidade ainda maior da frase do Caetano, pois a força a que ele se refere não é só a da fotossíntese, mas a de toda a biodiversidade.
Veja que uma parte do carbono assimilado como CO2 fica na planta como sacarose outra parte vira amido e outra vira celulose. Quando um átomo de C vira sacarose e é transportado e respirado rapidamente, podemos dizer que o C deu um “passeio rápido” pela planta e voltou à atmosfera. Nesse caso, o seqüestro de carbono de curtíssimo prazo. Quando o C fica armazenado alguns dias ou até alguns meses (no caso das plantas que perdem as folhas durante o inverno) como amido o seqüestro de carbono é mais longo. Mas quando o C vai parar na celulose fica guardado no tronco da árvore pelo resto da vida da planta. Este é um tipo de seqüestro de carbono que é característico das árvores e é por isso que elas são tão importantes no contexto das mudanças climáticas globais.
A fotossíntese acontece de dia, somente enquanto há luz acima de um determinado nível. O uso do amido que foi guardado geralmente ocorre à noite, de forma que quando amanhece a planta já degradou parcial ou totalmente o amido, transformou-o em sacarose e transportou-o para outras partes.
Para que a planta se mantenha viva, seu balanço “econômico” tem que ser mantido “no lucro” ou com “perdas mínimas”. O que ocorre com várias espécies de árvores da Mata Atlântica e do cerrado é que durante o inverno chove muito pouco e com isto o transporte de água cai drasticamente. Como sem água não dá para fazer fotossíntese, mesmo que haja luz, muitas espécies jogam fora as folhas total ou parcialmente. Isto faz com que o metabolismo desacelere consideravelmente. Porém, antes mesmo da água voltar a fluir, a produção de novas folhas exigirá carbono e energia. Como não há folhas, para fazê-las a planta lança mão das reservas de amido guardadas “na poupança” (geralmente nos ramos) no fim último período favorável.
Finda por ferir com a mão essa delicadeza
Em tempos de aquecimento global induzido pelas mãos do homem, a vida pode estar ameaçada e por isto, a fotossíntese se tornou crucial para a sobrevivência da civilização, pois ela é o único meio de manter a biodiversidade e a vida no planeta. Mesmo assim, apesar de ser um dos processos bioquímicos mais estudados da história da civilização, é ainda um mistério para muitas pessoas, que por não a conhecerem não podem apreciar sua infinita beleza, que reside no fato de que só existimos por causa dela.
O poético texto apresentado a seguir traz uma sensível síntese dos principais pontos do metabolismo vegetal. Sua leitura representa um agradável ponto de partida em busca de modos criativos de apresentar aos nossos estudantes, bem como ao grande público, as maravilhas do metabolismo vegetal.
A infinita beleza da fotossíntese
Apesar de complexa e muitas vezes difícil de compreender, a fotossíntese, às vezes, é cantada em versos, como na canção de Caetano Veloso Luz do sol, que inicia com a frase…
Luz do sol, que a folha traga e traduz
Além de ser a forma mais eficiente de “empacotar” carbono, seqüestrando-o da atmosfera e armazenando este átomo por um longo tempo nos corpos de animais plantas e microorganismos, a fotossíntese é o processo por traz não somente de toda a produção de alimentos para nós e todos os organismos vivos em nosso planeta. Até mesmo o petróleo, para ser formado, necessitou do processo fotossintético para ocorrer!
Em verde novo, em folha, em graça, em vida, em força, em luz.
Para que o verde das folhas seja traduzido em força, ao entrar nos cloroplastos (organelas que têm clorofila e dão a cor verde às plantas) o C, ou seja, carbono do CO2, é bioquimicamente ligado a compostos de carbono (ácidos) já existentes nas folhas, de forma que a cadeia de carbono vai aumentando até formar moléculas de 6 carbonos (a glicose e a frutose). Estes açúcares podem ser ligados entre si, formando sacarose e serem transportados para o resto da planta usar para crescer. Alternativamente, as glicoses podem ser encadeadas entre si e formam grânulos de amido que serão guardados para uso durante a noite ou no outro dia. A energia para fazer tudo isso vem da luz. A energia da luz é inicialmente guardada em ligações que envolvem átomos de fósforo que é um componente tão importante quanto o carbono para que a planta consiga realizar a fotossíntese.
Céu azul, que vem até onde os pés,
Tocam a terra e a terra inspira e exala os seus azuis
O papel da terra é armazenar a água, que tem uma função extremamente interessante na fotossíntese. Para que a energia da luz seja processada, os elétrons vêm da água. A primeira reação que ocorre é a quebra de uma molécula de água formando duas moléculas de hidrogênio (2 x H2) e uma de oxigênio (1x O2). Portanto, sem água, não pode haver fotossíntese. Uma conseqüência importante desse processo de “quebra da água” é que o oxigênio produzido volta para a atmosfera. Portanto, plantas realizando fotossíntese, além de retirarem o gás carbônico do ar, devolvem o oxigênio. De um ponto de vista humano, melhoram a qualidade do ar que respiramos. É daí que vem a idéia de que as florestas funcionam como pulmões do mundo.
Reza, reza o rio, córrego pro rio, rio pro mar
Reza a correnteza, roça, beira, doura a areia
As reações da fotossíntese realmente são como uma correnteza que empurra as moléculas e as transforma. Como a fotossíntese de uma planta inteira tem que “dar lucro”, isto é, o processo tem que produzir mais açúcares do que consome (senão a planta não cresce), a liberação de oxigênio no transporte de elétrons acaba sendo maior do que o consumo de oxigênio consumido na respiração das plantas. Fazer a fotossíntese dar lucro não é nada fácil e é por isto que as plantas respiram tão pouco e se movimentam tão lentamente. Elas não poderiam ter músculos e se movimentarem rápido, pois como o gasto de energia para a movimentação de músculos nos animais é enorme e com todo este gasto nenhuma planta conseguiria crescer e se reproduzir.
Marcha o homem sobre o chão, leva no coração uma ferida acesa
A marcha da humanidade abriu uma ferida sem precedentes, que vem gerando o aquecimento global. Desse ponto de vista, o papel da fotossíntese em produzir oxigênio e consumir gás carbônico é ótimo, pois as plantas trocam um gás que provoca o efeito estufa (o CO2) por um gás que não provoca este efeito (o O2). A conseqüência é de apenas amenizar o aumento do aquecimento, pois nós emitimos uma grande quantidade de CO2 devido à queima de combustíveis fósseis.
A água vem lá debaixo, ou seja, da raiz e é transportada para as folhas. A planta é um sistema aberto, ou seja, enquanto parte da água é usada na fotossíntese, uma grande parte é perdida através dos estômatos que têm que ficar abertos para deixar entrar o CO2. Portanto, para poder obter energia, a planta tem que perder água. Transportar água constantemente das raízes para o topo da planta é super importante porque os nutrientes (cálcio, potássio, fósforo etc) vão para cima com ela.
Assim, os estômatos abertos e a própria fotossíntese funcionam como bombas que puxam água e nutrientes para cima. As plantas podem ser comparadas a ares condicionados, que borrifam vapor de água na atmosfera durante o dia.
Mas o que é mais interessante ainda é que a produção e o transporte dos açúcares e seu bombeamento para baixo levam a sacarose a todas as partes da planta. Este transporte funciona como uma bomba no sentido inverso. Quando a planta cresce ela consome os açúcares para suprir os processos com a energia que ficou guardada nas ligações entre os carbonos que a fotossíntese fez. É isto que chamamos de respiração, um processo que libera CO2 de volta para a atmosfera.
Dono do sim e do não diante da visão da infinita beleza
As duas bombas (para cima e para baixo) estão interligadas na planta e formam uma circulação que liga o solo à atmosfera. Isto é o que possibilita a vida no planeta. Daí a profundidade ainda maior da frase do Caetano, pois a força a que ele se refere não é só a da fotossíntese, mas a de toda a biodiversidade.
Veja que uma parte do carbono assimilado como CO2 fica na planta como sacarose outra parte vira amido e outra vira celulose. Quando um átomo de C vira sacarose e é transportado e respirado rapidamente, podemos dizer que o C deu um “passeio rápido” pela planta e voltou à atmosfera. Nesse caso, o seqüestro de carbono de curtíssimo prazo. Quando o C fica armazenado alguns dias ou até alguns meses (no caso das plantas que perdem as folhas durante o inverno) como amido o seqüestro de carbono é mais longo. Mas quando o C vai parar na celulose fica guardado no tronco da árvore pelo resto da vida da planta. Este é um tipo de seqüestro de carbono que é característico das árvores e é por isso que elas são tão importantes no contexto das mudanças climáticas globais.
A fotossíntese acontece de dia, somente enquanto há luz acima de um determinado nível. O uso do amido que foi guardado geralmente ocorre à noite, de forma que quando amanhece a planta já degradou parcial ou totalmente o amido, transformou-o em sacarose e transportou-o para outras partes.
Para que a planta se mantenha viva, seu balanço “econômico” tem que ser mantido “no lucro” ou com “perdas mínimas”. O que ocorre com várias espécies de árvores da Mata Atlântica e do cerrado é que durante o inverno chove muito pouco e com isto o transporte de água cai drasticamente. Como sem água não dá para fazer fotossíntese, mesmo que haja luz, muitas espécies jogam fora as folhas total ou parcialmente. Isto faz com que o metabolismo desacelere consideravelmente. Porém, antes mesmo da água voltar a fluir, a produção de novas folhas exigirá carbono e energia. Como não há folhas, para fazê-las a planta lança mão das reservas de amido guardadas “na poupança” (geralmente nos ramos) no fim último período favorável.
Finda por ferir com a mão essa delicadeza
Em tempos de aquecimento global induzido pelas mãos do homem, a vida pode estar ameaçada e por isto, a fotossíntese se tornou crucial para a sobrevivência da civilização, pois ela é o único meio de manter a biodiversidade e a vida no planeta. Mesmo assim, apesar de ser um dos processos bioquímicos mais estudados da história da civilização, é ainda um mistério para muitas pessoas, que por não a conhecerem não podem apreciar sua infinita beleza, que reside no fato de que só existimos por causa dela.
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