Atmosfera líquida

Pesquisa revela detalhes sobre as propriedades das partículas de aerossóis da Amazônia e aponta para impactos causados pela poluição em Manaus. Mudança na composição atmosférica pode alterar a dinâmica de chuvas da região. 

 

Por: Iara Pinheiro

Publicado em 26/01/2016 | Atualizado em 26/01/2016

Umidade relativa do ar elevada na região amazônica é apontada como um dos motivos por trás da descoberta de que partículas aerossóis são majoritariamente líquidas na área. (foto: BM Explorer/www.bbmexplorer.com) 

 

As primeiras medições sobre o impacto da cidade de Manaus no funcionamento do ecossistema amazônico trouxeram resultados surpreendentes. O experimento, fruto de uma colaboração internacional entre pesquisadores de Brasil, Estados Unidos e outros países constatou que partículas de aerossóis na atmosfera amazônica são constituídas majoritariamente por partículas líquidas, e não sólidas, como esperado. A natureza das partículas auxilia nos processos de formação de gotas de nuvens. Graças à descoberta, será possível fazer previsões mais precisas sobre as chuvas na região. A iniciativa trouxe ainda informações importantes sobre os impactos da urbanização da zona metropolitana de Manaus na atmosfera da floresta amazônica.

Partículas de aerossóis são componentes da atmosfera responsáveis pela formação de nuvens e parte do controle da radiação solar que chega à superfície terrestre. Com base em levantamentos anteriores realizados em florestas boreais, modelos climáticos consideravam que essas partículas eram sólidas na região amazônica. No entanto, o estudo publicado em dezembro na revista Nature Geoscience mostra que o estado físico dos aerossóis na Amazônia é 80% líquido.

Segundo o trabalho, a diferença deve-se a várias razões, entre elas a umidade relativa do ar, bastante elevada na região. Outros fatores que influenciam o estado das partículas são os compostos orgânicos voláteis que as formam. Em florestas boreais, os compostos orgânicos voláteis que formam as partículas são majoritariamente terpenos, enquanto, na Amazônia, as partículas são formadas a partir do isopreno.

Estudo comprovou que a poluição resultante do processo de urbanização da Região Metropolitana de Manaus afeta composição atmosférica, com aumento de partículas sólidas.(foto: Ronald Woan/Flickr CC BY 2.0)

A liquidez das partículas interfere diretamente na atmosfera amazônica e é responsável por um funcionamento mais dinâmico se comparado a locais com maior concentração de partículas sólidas, como as florestas boreais da Finlândia. “As reações químicas que acontecem entre uma partícula líquida e a atmosfera são mais eficientes do que em fase sólida. A dissolução dos compostos é mais rápida e, como os componentes são solúveis, são mais eficientes para formar gotas de nuvem”, explica o físico brasileiro Paulo Artaxo, da Universidade de São Paulo (USP), que participou do estudo.

Influência da urbanização

O levantamento sobre os aerossóis faz parte do projeto GoAmazon2014/15, voltado à compreensão dos efeitos da urbanização da zona metropolitana de Manaus na atmosfera amazônica. Para avaliar a composição física das partículas, foram realizadas coletas em diferentes pontos do estado do Amazonas: alguns em áreas remotas livres de poluição, entre 50 e 120 quilômetros ao norte de Manaus, outros no município de Manacapuru, área urbana localizada 110 quilômetros a sudoeste da capital. A conclusão foi que a fração de partículas sólidas aumentou quando houve contato com a poluição.

Para avaliar a composição física das partículas, foram realizadas coletas em diferentes pontos do estado do Amazonas. A conclusão foi que a fração de partículas sólidas aumentou quando houve contato com a poluição.

 

Para chegar a este resultado, os especialistas utilizaram um jato de partículas com amostras de aproximadamente 50 a 150 nanômetros (tamanho aproximado de um décimo de um fio de cabelo) e dois detectores regulados de acordo com a umidade relativa do ar na região. Como as partículas líquidas têm maior aderência ao colidir com uma superfície, o estudo comparou as partículas que permaneceram na superfície do primeiro detector e aquelas que ricochetearam e bateram no segundo detector – sendo, portanto, sólidas. “O que medimos foi a razão entre as partículas que ricocheteavam versus as partículas originais [que aderiram ao primeiro detector]. Com isso sabemos qual fração das partículas originais eram efetivamente líquidas”, detalha Artaxo.

A explicação para a diferença de estado físico das partículas aerossóis dentro e fora do ambiente urbano está relacionada aos gases orgânicos envolvidos em sua emissão. “Como as fontes emissoras são distintas, várias propriedades das partículas são alteradas: composição química, tamanho, forma, fase, e, consequentemente, suas propriedades ópticas, isto é, como elas interagem com a radiação solar”, afirma a física Márcia Yamasoe, do Departamento de Ciência Atmosféricas da USP, destacando que a frota veicular movida a diesel é a principal fonte de emissão sólida destas partículas na atmosfera – um dado preocupante, já que o ritmo de urbanização na região amazônica não dá mostras de desaceleração. Se a poluição será grande o suficiente para alterar a formação de nuvens e a dinâmica das as chuvas? Só o tempo dirá.

Iara Pinheiro
Especial para a CH Online

Veja 3 importantes grupos da Bioquímica!

• Postado por: Marcus Cabral

Hoje vamos estudar quais são as biomoléculas que além de serem deliciosas são altamente necessárias aos nossos processos biológicos.

Uma das coisas que mais amo fazer na vida é comer, ingerir diversos tipos de biomoléculas! Acreditem, todo mundo morre de raiva de mim porque eu não engordo uma grama! Viva ao meu metabolismo!!
Bom, deixando meu metabolismo de lado..rss…Sabemos que a boa alimentação é muito importante e sempre nos falam isso a vida toda e vamos ver adiante o porquê disso ser verdade.

…Será que o importante é apenas deixar de ingerir gorduras, doces e ingerir bastante vegetais? Veremos que não! Nada demais e nada de menos! Cuidado com os excessos!

Não é bem assim, não é mesmo? Tudo tem limite! Não devemos, NUNCA, deixar de comer uma gordurinha! Sim, você pode e deve se alimentar de uma gordurinha e não devemos, de forma desorientada, ingerir apenas verduras. Como dizem, a alimentação tem que ser equilibrada!

A falta ou mesmo a redução de determinados nutrientes pode acarretar sérios danos nos processos biológicos que ocorrem no seu organismo: ” Ah mas eu não gosto de folha” Rs…Come assim mesmo…
Eu, por exemplo, não gosto de inhame! Mas aí escuto alguém importante, como o Drauzio Varella, falando assim: ” Inhame é bom para:

• Quebrar a homocisteína, não danificando os vasos sanguíneos;
• É anti-inflamatório;
• Reduz o Colesterol;
• Bom para retardar o envelhecimento da pele (O que ?????????????);

Depois desse último benefício …nem preciso saber dos outros, coloco bastante inhame no meu prato, como rápido para não sentir o gosto e pronto, missão cumprida!
Bom, mas tirando a brincadeira (verdadeira), hoje vamos estudar sobre:

• Aminoácidos;
• Proteínas;
• Carboidratos.

Vamos começar por quem? Humm.. Vamos começar pelos aminoácidos? Eles são incríveis, são necessários para a produção de 15 mil enzimas digestivas. Como vamos fazer sem elas? Precisamos delas para absorver ao máximo os nutrientes ingeridos na alimentação.

Aminoácidos

Como dito, são responsáveis pela produção de inúmeras proteínas e sua estrutura é muito fácil, basta olhar para o nome.
Você já aprendeu Química Orgânica comigo e quem ainda está com dúvidas ou não aprendeu me escreve e-mail ai moçada que tiro as dúvidas! Ok?
Pela química, você já sabe que com certeza os aminoácidos são formados por:

• Grupo amino (- NH2);
• Grupo carboxílico (- COOH)

Além dos aminoácidos serem essenciais para a produção das nossas queridas enzimas digestivas, eles atuam ainda no nosso Código Genético! Acreditem, eles são responsáveis por traduzir as informações contidas nos genes através das Proteínas!

A formação de Proteínas só é possível, graças a facilidade que os aminoácidos têm de fazer ligações peptídicas, algumas proteínas  têm mais de 1000 aminoácidos! A ordem desses aminoácidos nas proteínas determina qual a função que terá a mesma no organismo.

Exemplo de ligação peptídica: Grupo carboxílico de um aminoácido se une com o grupo amino do outro, veja:

Para sua prova de vestibular e para a vida, você deve saber, ainda, quais são os 20 aminoácidos essenciais:

Esses aminoácidos são chamados essenciais, pois não podem ser produzidos pelo nosso organismo, eles devem ser ingeridos na alimentação, por isso  a importância de saber se alimentar. Vamos conhecer as funções de alguns aminoácidos e em quais alimentos eles estão presentes?

Bioquímica- Colégio Meta!

Proteínas

Como estudamos acima, as proteínas são formadas através dos aminoácidos e dão origem às estruturas denominadas enzimas. Como sabem, as enzimas catalizam as reações, ou seja, aceleram a velocidade das reações.

Algumas outras funções que as proteínas exercem:

• Defesa: Já ouviu, com certeza, dos anticorpos. Os anticorpos são proteínas que formam combinações exclusivas com vírus e bactérias;
• Transportadoras:  A Rodopsina é uma proteína responsável pela resposta de nossas células nervosas. Já algumas substâncias transportam outras dentro do nosso organismo, como a hemoglobina responsável pelo transporte de oxigênio;
• Reguladoras: Regulam a quantidade de hormônio no nosso corpo, como a insulina e o glucagon;
• Armazenam nutrientes: Podemos citar a albumina do Ovo, grande fonte de nutrientes.
• Estruturais: Presentes em nossa cartilagem garantindo forma e resistência, um exemplo é o Colágeno.

Podemos obter proteínas em alguns alimentos como:

• carnes, ovos, leite, feijões, ervilhas, cereais integrais entre outros.

Carboidratos

Como próprio nome diz são formados por Carbono, Hidrogênio e Oxigênio, assim são definidos de acordo com a fórmula química:

São um dos compostos mais abundantes, estando presentes em diversos tipos de alimentos, menos em carnes, óleos e gorduras. Os seres vivos precisam dos carboidratos, por serem grandes fontes de energia imediata.

Existem duas formas dos organismos armazenarem energia:

• Nos animais: Na forma de glicogênio;
• Nos vegetais: Na forma de amido.

Além de serem armazenados como energia, os carboidratos atuam em importantes estruturas de sustentação, como:

• Celulose: Forma a parede celular dos vegetais;
• Pectina: Fornece certa rigidez às cascas das frutas.

Os carboidratos podem ser classificados em:

Monossacarídeos: Tem apenas uma unidade de açúcar.

• Glicose – Nossa principal fonte de energia;
• Frutose – (encontrado mais em frutas e industrialmente em adoçantes);
• Galactose – Encontrado, por exemplo, no leite.

Dissacarídeos: Formados por dois monossacarídeos!

Os mais importantes desses são:

• Lactose = Glicose + Galactose  ( Presente no leite e seus derivados);
• Sacarose = Glicose + Frutose ( Presente na cana-de-açúcar e na beterraba).

Polissacarídeos: Varias unidades de monossacarídeos interligadas.
Os mais importantes são:

• Amido= Amilose + Amilopectina
• Glicogênio = Polímero de glicose, porém mais complexo e rodeado de ramificações;
• Celulose = Ligações de várias moléculas de Glicose.

Isso aí, pessoal, hoje paramos aqui na semana que vem veremos a respeito de lipídeos, vitaminas e ácidos nucleicos! Ok ?

A água NÃO é o Solvente Universal!

• Postado por: Marcus Cabral

Essa substância tão falada nos últimos dias é essencial para a nossa sobrevivência. Precisamos dela e precisamos!

O ser humano necessita dela em quantidade e qualidade suficiente para manter sua vida e para se desenvolver economicamente.

Sempre ouvimos que a Água é o Solvente Universal, será? A verdade é que não. 

A água tem a propriedade de solubilizar moléculas que são consideradas polares devido a sua estrutura que veremos mais adiante, porém não podem solubilizar outras apolares, como os lipídios, por exemplo, não é a toa que as sujeiras só podem ser retiradas com a combinação de sabão e água.

Assim, podemos considerar que a Água é um Solvente Ideal já que dissolve diversas substâncias, mas não Universal já que outras não. Alguns autores ainda a consideram como Universal, mas ficou claro para você que ela não tem a propriedade de Solubilizar todas as substâncias, não é mesmo?

Como estamos aprendendo a respeito de Bioquímica, iremos ver como esse solvente é importante para o bom funcionamento das células e para manutenção da nossa vida, antes iremos estudar a estrutura química da água.

Estrutura da água

Como visto acima a água é formada por dois átomos de Hidrogênio e um átomo de Oxigênio. O oxigênio é um elemento bastante eletronegativo como pode ser verificado na tabela periódica, possuindo elétrons livres na estrutura.

A eletronegatividade do oxigênio exerce grande atração sobre os átomos de hidrogênio e sobre substâncias polares que por ventura entrem em contato, podendo provocar forte ligações como é o caso das ligações de hidrogênio.

A ligação de hidrogênio é um tipo de ligação intermolecular e a mais forte dentre os outros tipos, você já deve ter ouvido falar a respeito dela da seguinte forma:

( H —– F,O,N ) quando o hidrogênio está ligado ao Flúor, Oxigênio e Nitrogênio, esses três últimos são extremamente eletronegativos gerando o polo negativo na molécula e atraindo assim o Hidrogênio fortemente por ser o polo positivo.

 Essa forte ligação entre as moléculas de água, essa forte coesão, pode explicar vários fatores, inclusive, a tensão superficial da água. Sabe o que é a tensão superficial? Não, ficou curioso? Veja no final de um dos meus últimos post a respeito desse assunto: Sabão: O que é e como fazer! 

Tensão Superficial é um dos tópicos sempre muito cobrados nas provas de vestibular, então fique ligado e não deixe passar essa.

Propriedades essenciais da água

Importante Solvente:

Como dito acima a água solubiliza a maior parte das substâncias, por isso é considerada por muitos como Solvente Universal.

Essa propriedade de solubilizar grande parte das substâncias é a base do funcionamento do nosso corpo, sendo responsável por transportar e digerir os nutrientes, regular nossa temperatura e participar de outros tantos processos biológicos.

Tensão superficial: 

Devido a forte interação intermolecular das moléculas da superfície, a água possui maior tensão superficial comparada a outros líquidos.

Incolor:

Permite a entrada da luz em profundidades ideias para que a fotossíntese ocorra por possuir transparência ideal. A algo turva diminui essa penetração da luz, provocando, assim, a dispersão dos raios solares.

Devido a poluição dos corpos d’água essa propriedade é prejudicada e a luz necessária a fotossíntese não consegue penetrar, provocando a morte de muitos seres vivos, como peixes e outros organismos que necessitam do  oxigênio.

Elevado poder de evaporação:

A evaporação é essencial para manter o ciclo de água, permite a troca entre os corpos de água e a atmosfera.

Para refletir! 

Aqui só falamos de algumas propriedades, mas conseguiu perceber o quanto a falta de água pode atingir você? Qual o motivo, então, para tantas pessoas não dar importância a esse bem tão essencial para a vida?

Estamos passando por um momento de escassez muito inicial, isso que está ocorrendo agora vai muito mais além do que se imagina caso nada fizermos.

Quando for tarde demais, ficará difícil de agir e resolver os problemas causados como reflexo das nossas ações. Quando digo “nossa” é da população, mas também das indústrias e dos governantes.

Veja parte de um artigo publicado pela CETESB:

A escassez de água no mundo é agravada em virtude da desigualdade social e da falta de manejo e usos sustentáveis dos recursos naturais. De acordo com os números apresentados pela ONU – Organização das Nações Unidas – fica claro que controlar o uso da água significa deter poder.

As diferenças registradas entre os países desenvolvidos e os em desenvolvimento chocam e evidenciam que a crise mundial dos recursos hídricos está diretamente ligada às desigualdades sociais.

 Em regiões onde a situação de falta d’água já atinge índices críticos de disponibilidade, como nos países do Continente Africano, onde a média de consumo de água por pessoa é de dezenove metros cúbicos/dia, ou de dez a quinze litros/pessoa. Já em Nova York, há um consumo exagerado de água doce tratada e potável, onde um cidadão chega a gastar dois mil litros/dia.

Artigo completo. Clique aqui!

A mineração dos ossos

Um dos venenos mais antigos, potentes e persistentes, o arsênio – associado ao ouro e liberado na extração desse metal precioso em rocha dura – acumula-se nos ossos e causa grave intoxicação. 

Danos não são instantâneos, nem evidentes. 

 

Por: Sergio Ulhoa Dani

Publicado em 16/12/2014 | Atualizado em 16/12/2014

Cidade de Paracatu (MG), com 80 mil habitantes, aos pés de uma mina de 'veneno', a arsenopirita. (foto: Cedida por Giorgio Palmera) 

 

A maior mina de ouro do Brasil está situada em Paracatu, na região noroeste de Minas Gerais, assentada sobre os escombros de um asteroide que colidiu com a Terra há bilhões de anos, trazendo do espaço um tesouro venenoso: grãozinhos de ouro incrustados em arsenopirita, o principal minério de arsênio. Este artigo aponta os efeitos retardados dessa colisão ‘lucrativa’ e relata o descaso, no Brasil e no mundo, em relação ao problema.

O arsênio é um elemento químico do grupo dos ‘metaloides’ ou ‘semimetais’ – os que apresentam algumas das propriedades físicas de um metal.

O arsênio também é considerado um elemento ferrofílico, por ter a propriedade de se associar ao ferro e às rochas. Além dos asteroides, as erupções vulcânicas são importantes fontes naturais de emissão desse elemento para a biosfera.

Para os seres vivos, o arsênio é um veneno. Ele atua como substituto instável do fósforo em ampla gama de processos bioquímicos e nutricionais, impedindo o funcionamento normal do organismo e causando danos à saúde

 

Para os seres vivos, o arsênio é um veneno. Ele atua como substituto instável do fósforo em ampla gama de processos bioquímicos e nutricionais, provocando os chamados ‘ciclos metabólicos fúteis’, ou ineficazes, que impedem o funcionamento normal do organismo e causam danos à saúde. A existência de genes de resistência ao arsênio nos genomas de quase todos os organismos é um indício forte da toxicidade desse veneno e de sua presença nos ambientes terrestres nas épocas das extinções em massa, causadas por colisões de asteroides e/ou por intensa atividade vulcânica: os organismos que sobreviveram foram os que tinham genes de resistência ao arsênio.

Não há dose segura para o arsênio, e não existe diferença de toxicidade entre sua ingestão e sua inalação. Há, entretanto, diferenças entre suas formas orgânicas e inorgânicas e entre os efeitos agudos e crônicos. As formas inorgânicas são em geral mais tóxicas que as orgânicas, embora umas possam se transformar nas outras.

Um dos compostos inorgânicos comuns do elemento, o trióxido de arsênio, é um veneno inodoro e insípido, conhecido desde a Antiguidade e usado como o ‘pó da herança’ por alguns herdeiros impacientes.

Apenas um grama desse veneno é suficiente para matar, em poucas horas, até sete pessoas adultas. Estudos científicos revelam que a exposição, ao longo de anos, a quantidades bem menores – poucas partes por bilhão (ppb), ou seja, poucos microgramas por quilo (μg/kg) – causa um catálogo de doenças e debilidades crônicas, de lesões de pele a doenças hematológicas, imunológicas, metabólicas, respiratórias, cardiovasculares, gastrointestinais, hepáticas, renais e neurológicas. Isso inclui várias formas de câncer: o arsênio está no topo da lista dos agentes carcinogênicos.

A arsenopirita é geralmente associada ao ouro (pontos dourados). Na mina de Paracatu, a concentração média de ouro é de 0,4 g por tonelada; já a de arsênio é de mais de 1 kg por tonelada. (foto: cedida por Ross Large/ Universidade da Tasmânia)

Os envenenamentos agudos por arsênio são casos isolados, caracterizados pela inibição da respiração celular, seguida de morte. O uso desse elemento para cometer assassinatos é uma prática popularizada em romances e filmes, como a comédia macabra Este mundo é um hospício (Arsenic and old lace, no título original, de 1944), de Frank Capra. A intoxicação crônica é menos conhecida, embora comum; ela afeta, no mundo, centenas de milhões de pessoas, expostas às quantidades crescentes de arsênio liberadas continuamente no ambiente por certas atividades humanas, entre elas a mineração de ouro e a queima de combustíveis fósseis e o uso de águas subterrâneas contaminadas.

O arsênio liberado em atividades humanas é chamado de ‘antropogênico’. Quantidades anormalmente altas de arsênio na água, em alimentos e em material disperso na atmosfera (poeira e gás) quase sempre indicam contaminação antropogênica. Em várias partes do mundo têm sido constatadas intoxicações crônicas de populações humanas, mas em geral os casos são negligenciados, em razão do longo período de latência (tempo entre a exposição ao veneno e a manifestação das doenças) e por conta de conveniências políticas e econômico-financeiras.

Questão mundial 

Há séculos, o arsênio tem sido usado como veneno e como droga. Há mais de 2,4 mil anos, esse elemento faz parte da farmacopeia tradicional chinesa. O conhecimento científico dos seus efeitos sobre a saúde humana foi impulsionado, a partir do século 18, pelos casos de intoxicação de operários da indústria extrativa. Entre os estudos sobre os efeitos do arsenato sobre as enzimas, destacam-se os trabalhos pioneiros dos enzimologistas mais notáveis do século 20, entre os quais o alemão Otto Warburg (1883-1970), o norte-americano Frank Weistheimer (1912-2007) e o irlandês Henry B. F. Dixon (1928-2008).

Na Alemanha, entre 1920 e 1942, os chamados danos tardios do arsênio foram notados após muitos anos de exposição ao veneno e mesmo anos depois que esta terminou

Na Alemanha, a intoxicação crônica de milhares de pessoas por arsênio, entre 1920 e 1942, nas regiões do Kaiserstuhl e vale do rio Moselle, foi descrita detalhadamente em estudos científicos e relatórios oficiais. A intoxicação foi causada pelo uso de inseticidas à base de arsênio em plantações de uva dessas áreas vinícolas tradicionais do sudoeste do país. Os chamados danos tardios do arsênio foram notados após muitos anos de exposição ao veneno e mesmo anos depois que esta terminou.

O período de latência variou de três a 50 anos (média: 26 anos), dependendo principalmente da quantidade de arsênio absorvida. Em 2013, atuando como médico na Alemanha, examinei dois pacientes idosos sobreviventes dessa intoxicação em massa. O uso de inseticidas contendo arsênio só foi proibido na Alemanha após o surgimento de inseticidas sem esse elemento. Hoje, os sindicatos de viticultores alemães reconhecem a intoxicação crônica e as vítimas têm direito a indenizações.

O arsênio também é a causa do maior envenenamento em massa da história da humanidade: a atual epidemia de arsenicose em Bangladesh e na região de Bengala Ocidental (Índia) afeta milhões de pessoas e mata centenas de milhares por ano de diversos tipos de câncer e outras doenças. Essa tragédia tem sido documentada em numerosos estudos científicos e relatórios oficiais, publicados a partir da década de 1990. O gatilho foi a perfuração indiscriminada de cerca de 12 milhões de poços tubulares de água em subsolo contendo depósitos minerais de arsênio.

Soja transgênica apresenta alterações nutricionais e bioquímicas

18/02/2014

Por Karina Toledo
Agência FAPESP – Ao comparar a variedade de soja transgênica mais cultivada no Brasil com um equivalente natural, pesquisadores do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) observaram que as sementes geneticamente modificadas apresentam teores mais elevados e mais biodisponíveis dos micronutrientes cobre e ferro.

As análises também indicaram diferença na concentração de proteínas e nos níveis de enzimas antioxidantes, como catalase, superóxido dismutase, ascorbato peroxidase e glutationa redutase. Os resultados foram apresentados em dezembro, na sede da FAPESP, durante o Workshop on Interdisciplinary Plant Science.

Pesquisa feita na Unicamp comparou a variedade geneticamente modificada mais produzida no Brasil com um equivalente natural e encontrou maior teor de ferro, cobre e cobalto (foto: Wikimedia)

 

URL: agencia.fapesp.br/18644

“Os dados sugerem que a transgenia induz na planta um estado de estresse oxidativo. Ela então passa a produzir mais enzimas antioxidantes na tentativa de encontrar um novo equilíbrio e isso parece acelerar todo o seu metabolismo”, contou Marco Aurelio Zezzi Arruda, professor do Instituto de Química da Unicamp, coordenador do estudo apoiado pela FAPESP e pesquisador do projeto temático "Estresse oxidativo induzido por metais: novas abordagens", coordenado por Ricardo Antunes de Azevedo, da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (Esalq), da Universidade de São Paulo (USP).
Zezzi ressalta que os impactos dessas alterações para o ambiente e para a saúde de quem se alimenta da soja transgênica não foram objeto da pesquisa e ainda precisam ser mais bem estudados. Mas, no que se refere ao desenvolvimento da planta, o estresse oxidativo e a cascata de efeitos bioquímicos que ele desencadeia parecem ser benéficos.
“A soja transgênica tem uma taxa de suce
sso mais alta na germinação, desenvolve maior teor de matéria orgânica e cresce mais rapidamente. A planta responde de forma mais exacerbada a qualquer estímulo externo que é dado, como elevação na temperatura ou na quantidade de água. Se há alguma resposta negativa também aumentada, ainda não sabemos”, afirmou Zezzi.
Os pesquisadores compararam sementes do cultivar natural MSOY 7501 com a variedade geneticamente modificada MSOY 7575 RR, conhecida como Roundup Ready (RR) e desenvolvida pela Monsanto em meados dos anos 1980.

Essa variedade transgênica foi liberada para o cultivo pela primeira vez nos Estados Unidos, em 1994. No Brasil, a liberação ocorreu em 2003 e, atualmente, ela corresponde a mais de 90% dos grãos produzidos no país.

A modificação genética envolvida no presente estudo teve o objetivo de tornar a planta resistente a herbicidas à base de glifosato – os mais vendidos em todo o mundo por serem de fácil manejo e oferecerem vantagens econômicas ao produtor. Para isso, foi inserido no DNA original o gene cp4EPSPS, extraído de uma agrobactéria.
Na soja natural, o glifosato bloqueia a produção da enzima EPSPS e, com isso, bloqueia toda a produção de aminoácidos aromáticos, como a fenilalanina, a tirosina e o triptofano – essenciais à sobrevivência da planta. Por meio da transgenia, a soja passa a produzir uma enzima ligeiramente modificada sobre a qual o glifosato não tem efeito.
“De alguma forma que ainda precisa ser esclarecida, a inserção do gene altera mecanismos bioquímicos secundários relacionados à produção de aminoácidos aromáticos e isso induz uma maior produção de espécies reativas de oxigênio, como radical superóxido, peróxido de hidrogênio, radical hidroxila e oxigênio singlete. Quando há excesso dessas substâncias, ocorre o que chamamos de estresse oxidativo. A planta então passa a produzir em maior quantidade enzimas antioxidantes”, explicou Zezzi.
As análises por espectrofotometria (que permitem identificar substâncias pela absorção ou transmissão de luz) mostraram que nas sementes transgênicas os níveis de enzimas antioxidantes chegaram a ser até 35% maior em comparação à variedade natural. Ao analisar as folhas da planta transgênica, a diferença chegou a 70%.

Também no caso da análise proteômica – cujo objetivo é identificar todo o conjunto de proteínas da planta – a diferença foi bem maior nas folhas após o cultivo do que nas sementes.
Ao todo, o grupo identificou dezenas de proteínas diferentes nas sementes ou folhas das duas variedades de soja. Com auxílio de um software específico, os cientistas buscaram as chamadas “proteínas diferenciais”, cuja abundância diferia em pelo menos 90% para mais ou para menos de uma variedade para outra.
“Ao comparar as sementes, encontramos apenas quatro proteínas diferenciais. Depois que cultivamos essas sementes e analisamos as folhas, o número saltou para 77. O estresse oxidativo também foi maior nas folhas após o cultivo do que nas sementes. Agora, pretendemos estudar as próximas gerações da planta para ver se essa escalada de alterações bioquímicas continua crescendo e, em algum momento, torna-se prejudicial à planta ou se ela se interrompe”, disse Zezzi.

De acordo com o pesquisador, parte das proteínas diferenciais encontradas na folhas está relacionada ao fotossistema II – um dos complexos proteicos envolvidos no processo de fotossíntese.
“A atividade das reações envolvidas no fotossistema II, assim como tudo na planta transgênica, parece estar aumentada. A maneira de captar a luz solar está alterada, mas ainda não temos dados suficientes para concluir se isso é bom ou ruim”, contou Zezzi.
O metabolismo acelerado também faz com que a planta capte maior quantidade de nutrientes do solo. As análises nutricionais indicaram que as sementes transgênicas tinham 39% mais cobalto, 40% mais cobre e 20% mais ferro do que as sementes naturais. A variedade natural ganhou apenas no nível de estrôncio, 34% maior que o da transgênica.

“Simulamos em laboratório, com auxílio de reagentes químicos, um processo de digestão gástrica e outro de digestão intestinal e verificamos que esses micronutrientes estão mais biodisponíveis na soja transgênica. Na variedade natural esses metais costumam estar ligados a diferentes compostos, o que torna sua absorção mais difícil”, explicou Zezzi.

De acordo com o pesquisador, todas as análises foram feitas com plantas cultivadas nas mesmas condições de solo, temperatura e irrigação. “Não posso afirmar que todas as diferenças verificadas sejam resultado da transgenia, mas acredito que boa parte delas é”, avaliou Zezzi.

Os resultados obtidos nas análises enzimáticas e proteômicas foram divulgados em artigo publicado na revista Analytical and Bioanalytical Chemistry e em artigos publicados no Journal of Proteomics em 2010 e em 2013.

Os resultados relativos à concentração de metais nas sementes foram divulgados em artigos na revista Metallomics e no Journal of Analytical Atomic Spectrometry.

O projeto “Estudos metalômicos aplicados a espécies geneticamente modificadas de soja [Glycine max (L.) Merrill] e Arabidopsis thaliana” teve início em abril de 2013 e segue até março de 2015.

O maravilhoso fenômeno da vida

Qual a origem de todos os seres vivos? Em sua coluna de março, Adilson de Oliveira fala sobre os processos físicos e químicos envolvidos no surgimento, manutenção e perpetuação da vida. 

 

Por: Adilson de Oliveira

Publicado em 15/03/2013 | Atualizado em 18/03/2013

O surgimento dos seres vivos é um fenômeno singular que resultou de inúmeras experiências feitas pela própria natureza ao longo de bilhões de anos. (foto: Sxc.hu) 

 

Um dos fenômenos mais maravilhosos que existem é a vida. Qualquer um já se emocionou ao ver o nascimento de uma criança ou de um animal. Nascem pequenos e frágeis, totalmente dependentes, mas depois crescem e se tornam aptos a se reproduzir e dar continuidade à espécie.
Mas como surgiu a vida em nosso planeta? Como essa vida poderá ser preservada, se ao longo do tempo observamos o desaparecimento de inúmeras espécies? Essas são questões extremamente complexas e que não têm respostas definitivas. Também não tenho a pretensão de apresentar qualquer resposta, mas podemos refletir um pouco sobre como a matéria conseguiu se organizar e como a natureza pôde produzir seres tão complexos como nós, que são capazes de pensar sobre isso.
Sabemos que somos feitos de átomos e estes têm uma estrutura nuclear composta por prótons (partículas com carga elétrica positiva) e nêutrons (sem carga elétrica). Ao redor do núcleo estão os elétrons (com carga elétrica negativa), que permitem que os átomos se combinem formando moléculas. Essas combinações geram estruturas que podem ser simples, com apenas dois átomos, como o gás hidrogênio (H₂), ou complexas, com vários átomos, como a molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico), responsável pelo código genético.
Os átomos são forjados no interior das estrelas, por meio do processo de fusão nuclear de átomos de hidrogênio e hélio que elas têm em seu interior. Quando as estrelas atingem determinados estados de evolução, esses átomos são arremessados para o espaço para formar novas estrelas e, em alguns casos, planetas ao seu redor. Em condições muito particulares, esse processo permite o surgimento da vida, como aconteceu na Terra.

Os átomos são formados no interior das estrelas e arremessados no espaço em certos momentos da evolução estelar para formar novas estrelas, planetas e, em condições muito particulares, a vida. (foto: Wikimedia Commons/ Friendlystar – CC BY 3.0)

Por meio da combinação de átomos, desenvolvemos materiais que não existem na natureza e construimos equipamentos extermamente complexos. Mas nenhum deles, até hoje, conseguiu alcançar o grau de sofisticação das formas de vida que conhecemos.
A quantidade de informações existentes no código genético das espécies mais primitivas é muito superior à de qualquer dispositivo que possamos imaginar. Os diversos equipamentos desenvolvidos são fruto da inteligência humana. Os seres vivos, segundo as evidências científicas que temos, são resultado de inúmeras experiências feitas pela própria natureza ao longo de bilhões de anos.

Energia vital

Para que se consiga organizar algo, necessita-se de energia. Não se produz um equipamento ou estrutura mais complexa sem gasto energético. Em nosso cotidiano, percebemos facilmente que colocar ordem nas coisas é mais trabalhoso do que bagunçá-las.

Um organismo permanece vivo no seu estado altamente organizado ao importar energia de alta qualidade de fora de si mesmo

 

Para que uma estrutura se organize, não basta qualquer tipo de energia. É necessário que ela tenha certa qualidade ou capacidade para realizar um trabalho útil. Quando ocorre um processo químico ou físico, parte dessa qualidade ou capacidade de realizar trabalho sempre é perdida. Por isso, quanto maior for a complexidade do processo, mais energia ele demanda e mais qualidade ela deve ter. Em toda transformação de energia há um preço a pagar. Invariavelmente parte da energia é transformada em energia com baixa qualidade, como o calor, por exemplo.
Os seres vivos são sistemas termodinâmicos abertos, ou seja, recebem energia do meio externo. Um organismo permanece vivo no seu estado altamente organizado ao importar energia de alta qualidade de fora de si mesmo.

As plantas conseguem se desenvolver a partir da energia captada da luz solar e usada no processo de fotossíntese, que transforma gás carbônico em carboidratos (e utiliza outros elementos também). Um dos subprodutos desse processo é o oxigênio. Os animais, por sua vez, usam as plantas e outros animais como fonte de energia, que é extraída das ligações químicas desses seres durante o processo de digestão. Logo, percebemos que a principal fonte de energia em nosso planeta é o Sol.

As plantas se desenvolvem a partir da energia captada da luz solar e servem como fonte energética para os animais que as consomem. (foto: Sxc.hu)

Quando privamos um organismo das suas fontes de energia, ele morre e toda a sua estrutura se degrada rapidamente. Isso acontece porque na natureza há uma tendência de todos os sistemas, com o passar do tempo, se desorganizarem.
A ordem e a desordem estão associadas a uma característica fundamental da natureza chamada entropia. A entropia está relacionada à quantidade de informação necessária para caracterizar um sistema. Quanto maior a entropia, mais informações são necessárias para descrevermos o sistema (veja a coluna 'O caos e a ordem').
A manutenção da vida é um embate constante contra a entropia. Desde a concepção, o nosso organismo se desenvolve e fica mais complexo. Partimos de uma única célula e chegamos à fase adulta com trilhões delas, especializadas para determinadas funções. Para alcançar esse estágio, temos que consumir muita energia, pois, quanto mais desordem há no processo, mais informação necessitamos para organizá-lo.
Por exemplo, quando temos um baralho organizado na sequência das cartas e naipes, sabemos que a carta 4 de paus está depois da 3 de paus e antes da 5 de paus. Se as cartas estiverem embaralhadas, pode ser necessário verificar todas as cartas para encontrar a 4 de paus, ou seja, será preciso saber a ordem de muitas cartas antes de encontrar a desejada.

Organização genética

Para que a vida surja, é preciso certo grau de ordem. Não basta simplesmente misturarmos os elementos básicos (proteínas, aminoácidos etc.) e esperarmos que apareça uma forma de vida. São necessárias informações para que cada parte se ordene de maneira adequada. Quem cumpre essa tarefa é a molécula de DNA, que garante também a continuação da vida, ao fazer com que cada nova geração receba as informações do código genético de seus antecessores.

Para que a vida surja, é preciso certo grau de ordem. Não basta simplesmente misturarmos os elementos básicos

 

Os DNAs de todas as formas de vida do nosso planeta são formados a partir das mesmas bases nucleicas, embora com graus de sofisticação diferentes. Essa é uma das evidências importantes da evolução. Todos os seres vivos, de alguma maneira, são aparentados, pois compartilham a mesma química fundamental.

A estrutura do DNA começou a ser compreendida em 1953, quando o biólogo britânico Francis Crik (1916-2004) e o biólogo norte-americano James Watson (1928-) mostraram que a molécula de DNA tem a forma de uma dupla hélice, como se fosse uma escada retorcida, em que os ‘corrimãos’ são formados por fosfato e açúcar e os degraus por uma sequência de pares de bases nitrogenadas: a adenina (A), a citosina (C), a timina (T) ou a guanina (G). Além disso, eles descobriram que a adenina só pode se ligar à timina e que a citosina só pode se ligar à guanina.
Essa estrutura peculiar permite que a molécula de DNA quebre a ligação entre as bases, se desenrole e faça cópias de si mesma. Como as ligações entre as bases são únicas, novas bases se ligam a cada uma das hélices, permitindo que a molécula de DNA se duplique. Dessa forma, a vida consegue se perpetuar.
Embora seja possível encontrar em nuvens estelares os elementos e alguns tijolos fundamentais da vida, como o carbono, o nitrogênio, o oxigênio e cadeias de aminoácidos, a organização desses elementos que culminou com o surgimento dos seres vivos é, até onde sabemos, um evento isolado. A vida é algo singular e, até o momento, sabemos que ela ocorreu apenas em um único lugar do universo: o nosso planeta. Para ter a completa compreensão desse incrível fenômeno, ainda será preciso superar muitos desafios. Esse é o mistério da vida!

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos

Este texto foi atualizado para incluir a seguinte alteração:
O DNA é formado a partir de bases nucleicas, e não proteicas, como foi dito anteriormente. Além disso, diferentemente do que foi apresentado, a adenina só pode se ligar à timina e a citosina só se liga à guanina. (18/03/2013)

A química supramolecular das aranhas

Publicado em 25/12/2011

Dois artigos recentemente publicados na revista científica “Nature”, sobre a química, a bioquímica e a biofísica dos fios das teias de aranhas, foram comentados em um artigo publicado em outra revista científica, “Angewandte Chemie International Edition”. O texto a seguir é uma tradução livre deste. O fio das teias de aranhas é um material absolutamente excepcional: tem uma resistência mecânica proporcionalmente maior do que a do aço quando se leva em conta sua baixa densidade. Um único fio de teia de aranha alinhado sobre a linha do equador teria a massa de apenas 500 gramas. Os fios da teia de aranhas são feitos de proteínas: uma cadeia polipeptídica que consiste de uma sequência repetida de dois fragmentos peptídicos, juntos chamados de “sequência AQ”. O fragmento A é hidrofóbico (hidro=água; fobia=aversão. Ou seja, aversão à água, um fragmento que não admite moléculas de água associadas), que apresenta muitas unidades do aminoácido alanina (A): GPYGPGASA6GGYGPGGQQ (cada letra corresponde a um aminoácido). O fragmento Q é hidrofílico (hidro=água; filo=afinidade. Ou seja, com afinidade por água, é um fragmento que apresenta moléculas de água associadas através de ligações de pontes de hidrogênio), rico em glutamina e em glicina: (GPGQQ)4. Esta estrutura AQ é a “parte central” da fibra do fio da teia de aranha, e sua estrutura e função lembram a do colágeno (proteína espalhada pelo corpo dos humanos que forma o tecido conjuntivo). A fibra dos fios da teia de aranha são formados por 12 fragmentos AQ, os quais terminam com fragmentos diferentes, que atuam como “sinais químicos” e partes diferentes constituídas por grupos amina livres (-NH2) e grupos carboxila lvres (-CO2H).  Estas partes diferentes formadas pelos grupos amina e carboxila livres participam de funções diferentes, como controle da solubilidade da proteína e da formação da fibra que dá origem ao fio da teia de aranha.

Por exemplo, a estrutura da terminação C (ácido carboxílico, -CO2H) não repetida (NR-C) da fibroína da aranha Aaraneus diadematus foi estudada em solução por ressonância magnética nuclear (RMN). A técnica de RMN detecta os núcleos de alguns átomos (mas não de todos), como por exemplo os de hidrogênio (1H). É possível se “medir” a forma como átomos de hidrogênio de uma molécula orgânica interagem entre si, e com isso entender como esta molécula orgânica se comporta em solução (por exemplo, em uma solução salina). Desta forma, é possível se verificar como partes das proteínas das aranhas “se dobram” em solução (foi o que foi feito). Foi observado que dois NR-C da fibroína de A. diadematus formam uma estrutura dimérica, altamente simétrica, com um formato de barril, constituído por duas hélices da proteína, unidas entre si por uma ponte dissulfeto (pontes dissulfeto, S-S, são ligações enxofre-enxofre formadas entre dois aminoácidos cisteína. Estas pontes dissulfeto aumentam a rigidez das proteínas). Este “formato de barril” da estrutura das proteínas das fibras dos fios da teia fazem com que as partes hidrofóbicas (A) fiquem agregadas, enquanto que a parte hidrofílica (Q) fica fora do barril, de maneira a que possa se agregar a moléculas de água.


Para que o fio da teia seja formado, é necessário que o pH do ambiente de formação seja muito bem regulado. Foram feitos experimentos com mini-spindroínas (proteínas bem menores do que as spindroínas, que formam os fios), que mostraram que quando a terminação N (amino, -NH2) está participando da formação da proteína, o pH do ambiente deve ser 6,0 (levemente ácido).De outra forma, em pHs mais baixos (mais ácidos) ou maiores (mais básicos), a proteína não se forma. Todavia, estes efeitos são reversíveis. Ou seja, se por um acaso o pH do ambiente se altera, e a formação da proteína é interrompida, a formação da proteína continua quando o pH do ambiente volta a ser 6,0. Já a terminação C (ácido carboxílico, -CO2H) participa da extensão da proteína, ou seja, do aumento do tamanho desta.
A formação das proteínas do fio da teia ocorre dentro de glândulas das aranhas, e são estocadas como oligômeros (pequenos polímeros) de alta densidade, com uma estrutura micelar (uma micela é uma estrutura esférica supra-molecular, ou seja, que faz uso de muitas moléculas de um determinado tipo, chamadas de detergentes, por terem uma extremidade carregada positiva ou negativamente, hidrofílica, e uma “cauda” sem carga, hidrofóbica), formando uma microemulsão. Cada micela contém várias proteínas dos fios da teia, e as micelas são estabilizadas pela presença dos grupos N (amina, -NH2) e C (ácido carboxílico, -CO2H) terminais. A auto-agregação das proteínas para formar as micelas é reversível.

Dentro das aranhas, a formação das fibras de proteínas não é apenas determinada pelas mudanças químicas do ambiente, mas também por estímulos mecânicos em um tipo de sinergia (ação conjunta de forças) de efeitos macroscópicos e microscópicos, ilustrados na figura a seguir. Para entender as propriedades formadoras de fibrilas da cadeia de proteínas, é preciso compreender como a extrusão do complexo micelar supra-molecular acontece: estresse de cisalhamento (cisalhamento é um movimento de “escorregar para frente e para trás” ao longo do comprimento de um eixo), extrusão de água e troca de íons estimulam a formação das fibras dos fios da teia. A terminação C (ácido carboxílico) faz com que a cadeia AQ não mude de viscosidade durante o processo de cisalhamento. Por outro lado, a cadeia protéica já formada dá origem a uma forma globular que leva ao surgimento de agregados fibrosos quando o terminal C (ácido carboxílico) está presente.

As aranhas formam uma proteína extremamente específica para dar origem às fibras dos fios da teia. Estas proteínas são o resultado da fusão de um bloco de um co-polímero (AQ) anfifílico (anfi=ambos; filo=afinidade. Ou seja, um polímero que é ao mesmo tempo hidrofílico e hidrofóbico) e dois “barris” diméricos, com proteínas dobradas na forma de alfa-hélices. Nas glândulas da aranha, as proteínas formam um conjunto de uma microemulsão supramolecular. A aranha então aplica fortes forças de cisalhamento ao mesmo tempo que realiza a extrusão da proteína de suas glândulas. Esta extrusão é acompanhada da expulsão de água da microemulsão, levando ao desdobramento das estruturas de barris, fazendo com que os fragmentos hidrofílicos se projetem de dentro para fora. Ocorre então uma mudança macroscópica na forma da emulsão, levando a uma polimerização específica que dá origem aos fios da teia com sua enorme resistência mecânica.

A transição na forma das proteínas dos fios da teia, a partir de um complexo supramolecular solúvel em água na forma de micelas para formar fibras longas, mostra como estas proteínas podem mudar de forma de acordo com mudanças no ambiente químico e sob forças mecânicas. Além disso, o estudo realizado mostrou não somente as particularidades de como os fios das teias de aranha e como a teia é formada, mas também como as aranhas trabalham com os fios para formar a teia mais eficiente para capturar suas presas. Embora a formação de fibrilas protéicas sempre foi vista como uma disfunção estrutural, levando à perda de forma tridimensional das proteínas que as formam, as aranhas se utilizam de tais propriedades para formar os fios de suas teias, altamente resistentes.

Perguntas que ainda restam para serem respondidas sobre as teias de aranha incluem: será que as terminações N (amina) e C (ácido carboxílico) operam de maneira cooperativa, ou reagem diferentemente sob um determinado estímulo químico? Como a agregação supramolecular das cadeias protéicas individuais garante a formação de uma estrutura em rede para dar origem a fios de até 1 metro de comprimento? Como que um fio formado de maneira tão específica pode responder tão bem a diferentes presas capturadas pelas aranhas? A qualidade dos fios das teias depende de como esta é formada pela aranha e fatores ambientais, bem como da alimentação das aranhas. Mas a qualidade intrínseca dos fios é determinada pela sua composição de aminoácidos. A compreensão de como os componentes dos fios da teia pode dar origem ao processo de formação da teia, com suas propriedades mecânicas, ainda permanece um enigma para as ciências dos biomateriais.


Só o homem-aranha conhece estes segredos.

Silvers, R., Buhr, F., & Schwalbe, H. (2010). The Molecular Mechanism of Spider-Silk Formation Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.201003033

A reinvenção da vida

À luz do anúncio sobre bactéria supostamente capaz de viver à base de arsênio no lugar do fósforo, Jerry Borges fala sobre os novos caminhos e expectativas da comunidade científica na busca de vida fora do planeta Terra.

Por: Jerry Carvalho Borges

Publicado em 08/12/2010 | Atualizado em 10/12/2010

Famoso por sua série de televisão ‘Cosmos’, Carl Sagan posa com módulo da missão Viking, da Nasa. O astrônomo foi um dos primeiros a dizer que talvez estivéssemos "olhando de uma forma míope os céus". (foto: Nasa/JPL-Caltech)

Quem de nós nunca ficou fascinado com as aventuras dos tripulantes da nave Enterprise, da série Jornada nas Estrelas, ou se deslumbrou com a saga de Luke Skywalker nas duas trilogias de Guerra nas Estrelas?
Ou, pelo menos, passou noites sob o céu estrelado especulando a respeito da possibilidade de existência de vida extraterrestre?
A possibilidade de não estarmos sozinhos em um universo que possui centenas de trilhões de estrelas e um número quase incontável de planetas orbitando em torno desses corpos celestes parece ser bastante plausível.
Após 400 anos de pesquisa astronômica, ainda carecemos de qualquer prova, mesmo tênue, da existência de vida fora de nosso planeta. Contudo, uma série de indícios recentes observados no Sistema Solar, em planetas distantes (exoplanetas) e mesmo em lugares inesperados, como a própria Terra, pode transformar o que sabemos sobre a presença de seres vivos fora da Terra.
A mais festejada dessas descobertas foi anunciada recentemente e publicada na revista científica Science.

As bactérias da cepa GFAJ-1, coletadas no lago Mono (Califórnia), conseguiram sustentar seu crescimento na presença de arsênio e ausência de fósforo. (foto: Science/ AAAS)

A pesquisa, coordenada pela geomicrobióloga Felisa Wolfe-Simon, do Instituto de Astrobiologia da Nasa e do Serviço Geológico dos Estados Unidos, revelou, para aparente surpresa da comunidade científica, um ser vivo que apresenta algumas características metabólicas totalmente diferentes do que conhecíamos até aqui, mostrando de forma contundente que os seres vivos podem se adaptar e se manter em condições extremas, abrindo assim o caminho para novas indagações sobre a possibilidade de existência de vida extraterrestre.
Os autores do estudo descreveram um parente distante do conhecido coliforme fecal, a bactéria Escherichia coli, que possui características metabólicas bastante bizarras. Essas bactérias, que pertencem à linhagem GFAJ-1 da família das halomonadáceas, foram isoladas do lago Mono, localizado próximo ao Parque Nacional de Yosemite, no leste da Califórnia (EUA).
No laboratório, a equipe de Wolfe-Simon cultivou essas bactérias em um meio em que o fósforo, um elemento essencial para o desenvolvimento dos seres vivos, foi substituído por arsênio, um elemento químico altamente tóxico. Inesperadamente, essas bactérias não somente foram capazes de sobreviver, mas também de se multiplicar incorporando o arsênio em seu material genético no lugar do fósforo.
Essa espécie de bactéria tem, portanto, um DNA diferente de qualquer outra criatura descoberta até hoje. Suas ligações de fósforo (fosfodiéster), que unem as subunidades do DNA (nucleotídeos), foram substituídas por arsênio.
Os pesquisadores acreditam que essa população de bactérias com o DNA diferente tenha sido selecionada evolutivamente devido à elevada concentração de arsênio no lago Mono.
Adaptações ecológicas a condições ambientais extremas já foram observadas anteriormente em outros locais do nosso planeta. Talvez o exemplo mais contundente dessa adequação a ambientes difíceis seja o das comunidades que vivem em fontes termais marinhas localizadas a milhares de metros de profundidade, no assoalho oceânico. Contudo, nada se compara às bactérias do lago Mono.

Busca ingênua

Mas o que essa descoberta, que levou a especulações mesmo antes de a Nasa sugerir que iria finalmente apresentar um legítimo ET para a imprensa, tem de tão extraordinária?
Basicamente, ela levanta a possibilidade de que, quando necessário, mesmo as moléculas essenciais para a vida dos seres vivos podem apresentar estruturas diferenciadas.

Quando necessário, moléculas essenciais à vida podem apresentar estruturas diferenciadas

Isso abre caminho para que, talvez, tenhamos seres vivos habitando planetas com condições ambientais mais inóspitas do que o nosso, contrariando assim a ideia que se tinha de que apenas locais com exatamente a mesma distribuição de elementos químicos e características físicas encontradas na Terra seriam capazes de abrigar seres vivos.
Seguindo esse raciocínio, o DNA, as proteínas e outras moléculas biológicas seriam moldadas evolutivamente de uma mesma forma em qualquer lugar do universo e encontrar vida fora da Terra dependeria essencialmente de se achar outros planetas rochosos, com água no estado líquido e atmosferas relativamente espessas.
As bactérias do lago Mono, contudo, revelam que talvez estejamos errados. Um dos primeiros proponentes de que talvez estivéssemos "olhando de uma forma míope os céus" foi o famoso astrônomo norte-americano Carl Sagan (1934-1996).
Sagan, em um dos episódios de sua reconhecida série Cosmos, realizada em 1980, já afirmava que um dos maiores problemas enfrentados pela humanidade na busca de vida extraterrestre seria o fato de estarmos buscando alienígenas que fossem a nossa imagem e semelhança (pelo menos, em termos bioquímicos).
Se ainda estivesse entre nós, Sagan estaria muito contente. A descoberta de uma simples bactéria em um lago tóxico e gélido fornece indícios de que talvez vivamos em um universo bem mais fértil e povoado do que imaginávamos.
Afinal, se a química da vida em nosso planeta pode se mostrar tão versátil a ponto de substituir um componente considerado anteriormente essencial do DNA ─ o fósforo ─ por um "primo" na tabela periódica, deixa de ser absurdo cogitar que situações semelhantes possam também ocorrer em outros locais.

Mais indícios

Uma série de outras pistas relativas à possibilidade de haver vida extraterrestre está surgindo e deve movimentar o meio científico nos próximos anos. Os indícios obtidos até o momento apontam basicamente para a presença de alguns elementos essenciais à manutenção da vida em locais antes considerados totalmente inóspitos.
Uma das iniciativas recentes e importantes para a busca de locais que reúnam condições de abrigar formas vivas fora de nosso Sistema Solar é a operação do telescópio espacial Kepler, iniciada em 2010.

Ilustração do telescópio Kepler, da NASA. Graças ao instrumento, lançado ao espaço este ano, já foram descritos cerca de 400 planetas fora do Sistema Solar. (foto: Nasa/JPL-Caltech)

Lançado pela Nasa em uma sonda de mesmo nome, a um custo de cerca de 467 milhões de dólares, o telescópio permitirá a observação das 100 mil estrelas mais brilhantes do céu durante quatro anos. O objetivo é detectar a presença de planetas e de indícios de vida extraterrestre nesses locais. Graças ao telescópio Kepler, já foram descritos cerca de 400 exoplanetas.
Especula-se que entre 25% e 70% das estrelas que serão examinadas pelo telescópio possam ter, orbitando em torno de si, planetas rochosos e com atmosferas gasosas similares à da Terra e que alguns estejam localizados em uma zona habitável de seus sistemas estelares.
Mais indícios que reforçam as possibilidades de vida extraterrestre têm sido observados em Encélado, uma das luas de Saturno. Em junho passado, cientistas alemães e britânicos revelaram, em artigo publicado na revista científica Nature, que Encélado possui em seu polo sul um oceano salgado oculto sob sua superfície.

“Talvez vivamos em um universo bem mais fértil e povoado do que imaginávamos”

Outra pesquisa, publicada no Journal of Geophysical Research e assinada por cientistas do Instituto de Pesquisa do Sudoeste de San Antonio, nos Estados Unidos, indica a presença de amoníaco, do isótopo de hidrogênio deutério e de vários componentes orgânicos em Encélado. Segundo os cientistas, alguns desses compostos permitiram que a água permanecesse em estado líquido sob a superfície gelada dessa lua de Saturno.
Reia, outra lua de Saturno, também guarda surpresas: análises feitas após um sobrevoo pela lua, realizado pela sonda não-tripulada Cassini, também da Nasa, indicam que há na atmosfera desse satélite oxigênio e gás carbônico.
Marte, o planeta tantas vezes indicado como uma possível fonte de seres extraterrestres, também tem sido palco de pistas sobre a origem da vida fora dos limites terrestres. O passeio do robô Spirit, também da Nasa, pela superfície do planeta vermelho no ano passado apontou evidências da presença de água ─ um elemento essencial à vida ─ no subsolo do planeta.
As recentes descobertas de locais extraterrestres com condições propícias à vida como a conhecíamos até aqui, somadas ao encontro de um grupo de bactérias que apresentam uma estrutura bioquímica bastante diferente do que se conhecia em nosso próprio planeta, deixam os diversos cientistas que se dedicam à busca de vida extraterrestre confiantes de que nos próximos anos poderão se acumular provas realmente concretas e reveladoras sobre a existência de vida fora dos limites de nosso planeta.
Contudo, sabemos que no início provavelmente encontraremos formas bastante simples, talvez microrganismos apenas. Mas quem sabe, talvez, daqui a algum tempo, sejamos capazes de encontrar criaturas extraordinárias como aquelas que aprendemos a amar e admirar (e mesmo temer!) nos filmes Jornada e Guerra nas Estrelas?

Jerry Carvalho BorgesDepartamento de Medicina VeterináriaUniversidade Federal de Lavras

Sugestões para leitura

 

Gaidos, E.; Haghighipour N.; Agol, E.; Latham, D.; Raymond, S.; Rayner, J. 2007. New worlds on the horizon: Earth-sized planets close to other stars. Science, 318: 5848, 210-213.

Gurnett, D.A. The search for life in the solar system. 2009. Trans Am Clin Climatol Assoc, 120, 299-325.

McKay, C.P. 2010. An origin of life on Mars. Cold Spring Harb Perspect Biol, 2:4, a003509.

Schulze-Makuch, D.; Irwin, L.N. 2006. The prospect of alien life in exotic forms on other worlds. Naturwissenschaften, 93:4, 155-172.

Tsokolov, S.A. 2009. Why is the definition of life so elusive? Epistemological considerations. Astrobiology, 9:4, 401-412.

Wolfe-Simon, F.; Blum, J.S.; Kulp, T.R.; Gordon, G.W.; Hoeft, S.E.; Pett-Ridge, J.; Stolz, J.F.; Webb, S.M.; Weber, P.K.; Davies, P.C.; Anbar, A.D.; Oremland, R.S. 2010 Bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus. Science 1197258. DOI: 10.1126/science.1197258.