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Como um organismo sabe quando parar de crescer, se já está na camada mais externa?

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Quando um organismo multicelular está em desenvolvimento, como a atual camada mais externa de células "sabe" que não deve se dividir mais, visto que seu plano corporal codificado em DNA já foi alcançado? É por causa de morfógenos ou o trabalho de outra coisa está em segundo plano?

Se for inteiramente controlado por morpógenos, o que significaria que a injeção de um determinado morfogênio nas células mais externas resultaria em maior aumento no tamanho do organismo?


O que causa o crescimento do molde de pão e como evitá-lo?

O bolor do pão é o tipo mais comum de fungo que cresce em qualquer tipo de pão. Embora seja uma grande fonte para muitos usos industriais, o molde de pão pode ter efeitos graves no corpo humano.

O bolor do pão é o tipo mais comum de fungo que cresce no pão de qualquer tipo. Embora seja uma grande fonte para muitos usos industriais, o molde de pão pode ter efeitos graves no corpo humano.

Poder da penicilina!

A penicilina é o primeiro medicamento antibiótico feito de fungo Penicillium chrysogenum e o crédito por essa descoberta vai para Alexander Fleming, o grande cientista.

Você gostaria de escrever para nós? Bem, estamos procurando bons escritores que queiram espalhar a palavra. Entre em contato conosco e conversaremos.

Você já abriu um pedaço de pão que ficou muito tempo na cozinha e viu manchas de mofo escuro nele? O que acontece quando você deixa o pão aberto por mais algum tempo? O molde se espalha rapidamente e o pão inteiro fica com uma cor verde ou preta e parece difuso. O bolor do pão é um fungo simples que retira alimentos e nutrientes do pão e danifica a superfície do pão. Embora o crescimento desse molde faça com que o pão vá para a lixeira, o molde do pão pode ser de grande uso industrial.

O mofo que cresce no pão pode ser fungo microscópico pertencente a diferentes espécies como Penicillium, Rhizopus, Aspergillus, Monascus e Fusarium. Eles são de diferentes formas e cores dependendo da espécie. Rhizopus stolonifer é o molde para pão mais comum e de crescimento rápido. Também é conhecido como mofo preto, pois aparece na cor verde escuro ou preto. Causa o apodrecimento de algumas frutas e algumas infecções em humanos.

Crescimento do Molde de Pão

Partes microscópicas dos fungos do molde do pão, conhecidos como esporos, estão presentes no ar ao nosso redor. Eles podem ser encontrados em qualquer superfície e em qualquer condição. Eles aparecem na superfície do pão que pode ser deixado aberto em condições normais, por exemplo, na bancada da cozinha. Esses esporos germinam para formar hifas que começam a crescer na superfície do pão, absorvendo toda a umidade e nutrientes do pão. Com os nutrientes adequados do pão, eles se desenvolvem em fungos maduros que consistem em rizóides. Esses rizóides penetram na superfície do pão e prendem o fungo à matéria orgânica. Em seguida, desenvolve estruturas de frutificação conhecidas como esporângio, onde pequenos esporos crescem e são liberados nas áreas circundantes.

Fatores contribuintes

A taxa de crescimento do bolor do pão depende de vários fatores, sendo a temperatura o mais importante. A taxa de crescimento do mofo diminuiria, especialmente se o pão fosse mantido na geladeira. Observa-se que a maioria dos moldes se desenvolve em temperaturas acima de 70 ° F, e as baixas temperaturas na geladeira são desfavoráveis ​​para o molde de pão. Colocar a fatia de pão no congelador interromperá completamente o crescimento de mofo, pois as temperaturas no congelador estão bem abaixo da temperatura favorável. Como o molde do pão é um organismo vivo, ele requer umidade e oxigênio para crescer. A umidade presa no saco é absorvida pelo fungo e cresce mais rápido. Porém, como o bolor é um tipo de fungo e não uma planta, o bolor do pão não necessita de luz para seu crescimento.

Experimentar

Coisas necessárias:

  • Pão fresco de padaria
  • Cotonete
  • Conta-gotas
  • Água
  • Saco plástico que pode ser fechado novamente
  • Fita adesiva
  • Caixa de leite vazia
  • Luvas descartáveis
  1. Colete um pouco de poeira do solo com um pequeno cotonete.
  2. Esfregue o cotonete em uma fatia de pão fresco.
  3. Com a ajuda de um conta-gotas, coloque 5 a 6 gotas de água na fatia de pão.
  4. Coloque o pão no saco plástico e feche-o.
  5. Agora coloque este saco plástico lacrado contendo a fatia de pão em uma caixa de leite vazia.
  6. Sele a caixa com fita adesiva.
  7. Deixe a caixa intacta por dois dias.

O que você observa ao abrir o pacote depois de dois dias? A fatia de pão está totalmente coberta de manchas pretas ou esverdeadas difusas. A poeira que era colocada no pão carregava esporos para o pão, o que causava o surgimento de mofo nele.

Prevenção

  • A umidade contribui para o crescimento mais rápido do mofo. Portanto, não deixe seu pão ficar úmido. É sempre melhor conservar o pão que é trazido da loja, na embalagem original.
  • Se você estiver fazendo pão em casa, use ingredientes que contenham óleos, como manteiga, ovos, leite, etc. Isso permitirá que o pão permaneça fresco por mais tempo.
  • O celeiro é outra opção para guardar o pão por muito tempo. Vários cestos de pão feitos de madeira, argila e metal são os melhores para armazenar o pão, pois podem mantê-lo seco e sem umidade.
  • Nunca guarde o pão à temperatura ambiente ou na geladeira por longos períodos. O congelamento será útil se o armazenamento prolongado for necessário.
  • Para conservar o pão no verão, é necessário um esforço extra. Guarde o pão em um recipiente de plástico hermético e, se tiver pão caseiro ou não picado, embrulhe-o em papel encerado e guarde em um recipiente de plástico com tampa bem fechada.
  • Por último, faça questão de consumir pão ou outros alimentos semelhantes tão frescos quanto possível. Se você encontrar bolor aparecendo na comida, não tente comer tudo ou em partes e descarte-o imediatamente.

Os bolores de pão podem ser infecciosos e, portanto, você deve evitar tocá-los com as mãos desprotegidas. Além disso, os fungos liberam compostos orgânicos como benzeno e acetona, responsáveis ​​por causar dores de cabeça, tonturas e náuseas. Não é necessário ser alérgico a bolores, qualquer pessoa pode reagir a eles com muita facilidade. Se cuide!

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O crescimento da planta é o processo pelo qual a planta cresce em tamanho. Uma planta madura tem um caule forte e folhas saudáveis. O processo de crescimento é intensificado pelos nutrientes e pelo inferno

Uma semente botânica consiste em uma planta embrionária que está em repouso. A germinação das sementes é a fase básica do crescimento de qualquer planta.

Você sabia que os fungos não têm clorofila? Este tipo de forma de vida pode causar doenças em humanos e também pode ser usado para fazer queijo pelo processo.


Endosporos bacterianos (Estrutura, características, significância, formação e germinação de endosporos bacterianos)

Os endosporos bacterianos são especiais difícil, dormente e resistente esporos produzidos por alguns Bactéria Gram-positiva da família Firmicute durante condições ambientais desfavoráveis. Os endosporos são desenvolvidos dentro das células vegetativas (daí o nome, endo = dentro). Eles ajudam as bactérias a suportar as condições ambientais desfavoráveis.

Outra importância dos endosporos é que podem ser facilmente dispersados ​​pelo vento, pela água e pelo intestino dos animais. Bacilo e Clostridium são os gêneros bacterianos formadores de endosporos mais estudados. O bacilo entra no ciclo de formação de endosporos quando a fonte de carbono ou nitrogênio está ficando limitada no meio de cultivo.

John Tyndal (fonte cc wikipedia)

Quem descobriu o endosporo?

Endosporos foram descobertos por John Tyndall, um físico do século 19. Ele descobriu os endosporos como os esporos de bactérias resistentes ao calor que sobreviveram mesmo após 100oC. Ele também descobriu um processo simples de baixo custo para matar endosporos bacterianos chamado Tyndallization.

Quais são as características dos endosporos?

Os endosporos são estrutural, metabólica e funcionalmente muito diferentes das células vegetativas bacterianas. As principais características dos endosporos bacterianos são dadas a seguir:

Ø Os endosporos são excepcionalmente resistentes a condições ambientais estressantes, como calor, radiação ultravioleta, radiação gama, desinfetantes químicos e dessecação.

Ø A maioria dos endosporos são viáveis ​​por muitos anos, mesmo por 10.000 anos ou mais.

Ø Devido a esta longa viabilidade e suas adaptações às condições de estresse, a maioria das bactérias produtoras de endosporos são patógenos notórios.

Ø Limpar com álcool ou água oxigenada ou ferver a 100 o C não mata os endosporos bacterianos.

Ø No entanto, os endosporos podem ser mortos por autoclavagem (a 121 o C).

Ø Os endosporos podem ser visualizados ao microscópio óptico e eletrônico.

Ø Endosporos irão NÃO pegue as colorações bacterianas usuais, como a safranina usada na coloração de Gram.

Ø Manchas específicas e técnicas de coloração especiais são necessárias para manchar os endosporos.

Ø A coloração classicamente usada para visualizar o endosporo é Verde Malaquita e o procedimento de coloração é conhecido como Schaeffer – Fulton Coloração.

Ø A célula-mãe produtora de endosporos é chamada de esporângio.

Ø Sporangium mostra diferenças distintas de outras células vegetativas.

Ø Essas características são usadas para fins de identificação na taxonomia bacteriana.

Ø A posição do endosporo dentro da célula-mãe do esporo também varia.

Ø Com base na posição dos esporos, o esporângio / esporos podem ser esporos centrais, esporos subterminais, esporos terminais ou esporos terminais com esporângio inchado.

Ø As bactérias aeróbias e anaeróbias (do tipo Gram-positivo) podem produzir endosporos.

Ø Nenhuma Archaebacteria é conhecida por produzir endosporos.

Bacilo: células vegetativas (rosa) e endosporos (verde) (Fonte da imagem CC Wikipedia)

Qual é a estrutura dos endosporos?

Ø A estrutura do endosporo é muito complexa, pois possuem revestimentos multicamadas.

Ø A camada mais externa do esporo é chamada Exosporium que é relativamente fino e delicado.

Ø Abaixo do exosporium está um Casaco de Esporo composto por várias camadas de proteínas.

Ø A camada de esporos é comparativamente espessa.

Ø A espessura do revestimento dos esporos é uma das razões para a alta resistência dos endosporos ao calor, radiação e produtos químicos.

Ø Interno ao revestimento de esporos é o Córtex.

Ø Cortex é a camada de parede mais espessa dos endosporos.

Ø O córtex é muito grande e às vezes ocupa até metade do volume dos esporos.

Ø O córtex é composto de peptidoglicano

Ø O peptidoglicano no córtex é menos reticulado do que nas células vegetativas.

Ø A camada mais interna do esporo é chamada de parede celular do esporo ou Parede da célula central.

Ø A parede celular do esporo cobre o protoplasto central ou núcleo do endosporo.

Ø O núcleo do endosporo tem uma estrutura celular normal como a de uma célula vegetativa.

Ø O núcleo contém ribossomos e nucleóide colocado centralmente (material genético).

Ø Ao contrário das células vegetativas, o protoplasto central é metabolicamente inativo.

Ø O núcleo contém apenas cerca de 10 - 25% de água da célula vegetativa normal.

Por que os endosporos bacterianos são extremamente resistentes à temperatura, radiação e produtos químicos?

A razão exata para a alta resistência dos endosporos a temperaturas extremas, radiação e produtos químicos ainda é desconhecida. Várias explicações estão prevalecendo na comunidade científica para explicar isso. Algumas das possíveis explicações são fornecidas abaixo:

Ø Endosporos contêm grande quantidade de ácido dipicolínico em seu núcleo (protoplasto).

Ø Em alguns endosporos, cerca de 15% do peso seco total do esporo é fornecido com ácido dipicolínico.

Ø O ácido dipicolínico no endosporo bacteriano não ocorre em estado livre, em vez disso, ele forma um complexo com íons de cálcio (Ca 2+).

Ø Por muito tempo, acreditou-se que a alta concentração de ácido dipicolínico proporcionava resistência ao calor aos endosporos.

Ø Esta visão agora é questionada, uma vez que mutantes sem ácido dipicolínico com resistência ao calor são isolados e isso sugere o envolvimento de outros mecanismos.

Ø Alta concentração de íons de cálcio pode conferir resistência ao calor úmido e agentes oxidantes.

Ø O ácido cálcio-dipicolínico pode estabilizar o material genético dos endosporos.

Ø Grandes quantidades de Proteínas de ligação a DNA solúveis em pequenos ácidos (SASPs) são relatados como ocorrendo no núcleo dos endosporos.

Ø Essas proteínas podem se ligar ao DNA dos endosporos e podem impedir o DNA de calor, radiações e produtos químicos.

Ø A ligação de SASPs ao DNA muda a estrutura molecular do DNA de sua forma B normal para a forma A.

Ø O A-DNA é mais compacto que o B-DNA e, portanto, o A-DNA pode ter maior resistência contra a formação de dímero de pirimidina por radiações UV.

Ø O A-DNA também é comparativamente mais resistente aos efeitos desnaturantes do calor seco.

Ø Os SASPs também podem atuar como a fonte de carbono e nitrogênio da célula vegetativa recém-formada durante a germinação do endosporo.

Ø O córtex do endosporo pode remover água do núcleo osmoticamente (causar desidratação).

Ø A desidratação pode fornecer resistência ao calor nas células bacterianas.

Ø A espessa camada de esporos também pode atuar como uma barreira impermeável contra produtos químicos, como peróxidos de hidrogênio.

Ø A camada de esporo também pode restringir a entrada de muitas enzimas hidrolisantes no núcleo.

Ø Os endosporos bacterianos também contêm uma grande quantidade de enzimas de reparo de DNA.

Ø Essas enzimas de reparo podem curar rapidamente todos os tipos de lesões de DNA formadas no DNA quando os esporos são expostos a condições ambientais adversas.

Assim, o calor, a radiação e a resistência química dos endosporos podem ser contribuídos por vários fatores, como a parede espessa dos esporos, alta concentração de ácido dipicolínico de cálcio, a presença de proteínas protetoras de DNA solúveis em ácido, desidratação de protoplastos e presença de mecanismos rápidos e eficientes de reparo de DNA. .

Como os endosporos são formados nas bactérias?

O processo de formação do endosporo é denominado esporulação ou esporogênese. A esporulação geralmente ocorre quando as células bacterianas enfrentam uma condição de deficiência de nutrientes. O núcleo do endosporo fica cada vez mais desidratado durante o processo de esporulação. A formação do endosporo é um processo complexo e se completa em sete etapas denominadas de Estado - I (S-I) a Estágio - VII (S-VII).

Ø S-I: Formação do filamento axial: O material genético da célula bacteriana é orientado no plano central exato da célula bacteriana.

Ø S-II: Formação de septos: Uma invaginação da membrana plasmática cresce no lúmen da célula e forma um septo denominado septo anterior. A formação do septo resulta na separação de uma pequena porção do DNA do restante do material genético.

Ø S-III: Engolfamento do Foresporo: A membrana da célula-mãe continua a crescer e a envolver completamente o esporo imaturo recém-formado. Assim, com o engulfment, o forespore é agora coberto por duas membranas plasmáticas e um espaço entre membranas.

Ø S-IV: Formação do córtex: A formação do córtex é iniciada entre o espaço entre as membranas das duas membranas. Grande quantidade de cálcio e ácido dipicolínico também é acumulada no Estágio IV.

Ø S-V: Formação de Revestimento de Proteína: O revestimento de proteína é depositado sobre o córtex do esporo recém-formado.

Ø S-VI: Maturação do Esporo: O núcleo fica cada vez mais desidratado, a célula se torna metabolicamente inativa.

Ø S-VII: Destruição enzimática do esporogônio (célula-mãe do esporo) e liberação dos endosporos.

Formação de endosporos (fonte da imagem: cc Wikipedia)

Germinação de endosporos

A germinação do esporo significa literalmente a transformação do endosporo dormente em uma célula vegetativa metabolicamente ativa. A germinação de esporos ocorre quando as condições ambientais são adequadas. Semelhante ao processo de esporulação, a germinação do endosporo também é um evento muito complexo.

Ø O processo de germinação do endosporo é concluído em três etapas:

(1). Ativação

(2) Germinação

(3). Crescimento

(1). Ativação

Ø A ativação do endosporo é uma pré-solicitação para sua germinação.

Ø Os esporos que não são ativados não germinam, mesmo quando colocados em meio rico em nutrientes.

Ø A ativação prepara o endosporo para sua germinação (segunda etapa).

Ø A ativação do endosporo é um processo reversível.

Ø Se as condições ambientais não forem favoráveis, o esporo ativado pode voltar ao seu estágio inativo quiescente.

Ø A ativação dos endosporos pode ser induzida artificialmente por choque térmico.

(2) Germinação

Ø A germinação é a quebra do estágio dormente do esporo.

Ø A germinação de esporos é caracterizada pelos seguintes eventos:

$ Ruptura do casaco de esporo

$ Perda de resistência ao calor ou radiação

$ A liberação de componentes de esporo

$ O rápido aumento da acidez metabólica dos esporos

Ø A germinação de endosporos é um processo irreversível.

Ø Se o esporo sentir condições desfavoráveis ​​após a germinação, ele não pode retornar ao seu estágio quiescente, pelo contrário, ele perece.

Ø A germinação de esporos pode ser desencadeada pela exposição dos endosporos ativados a nutrientes como açúcares ou aminoácidos.

(3). Crescimento

Ø É a terceira fase da germinação do endosporo.

Ø O esporo emerge completamente do revestimento do esporo.

Ø O protoplasto do esporo completamente exposto ao ambiente externo.

Ø Eles se desenvolvem em uma célula vegetativa ativa.

Exemplos de bactérias produtoras de endosporos:

Bactérias produtoras de endosporos aeróbicos: Bacillus subtilis, B. megaterium, B. anthracis (causa antrazes).

Bactérias produtoras de endosporos anaeróbicos: Clostridium perfringes, C. tetani (causa tétano) C. botulinum (causa botulismo)

Perguntas de revisão:

(1). O que são endosporos?
(2) Descreva a estrutura do endosporo bacteriano com um diagrama rotulado.
(3). Quais são as principais características dos endosporos?
(4). Como o endosporo bacteriano é diferente da célula vegetativa?
(5). Descreva o processo de formação de endosporos em bactérias.
(6). Descreva o processo de germinação de endosporos em bactérias.
(7). Qual é o significado biológico e patológico dos endosporos?
(8). Quais são os mecanismos pelos quais os endosporos adquirem resistência ao calor, radiações e produtos químicos?
(9). O que se entende por esporulação / esporogênese?
(10). Liste as camadas da parede do endosporo com sua sequência correta.
(11). Definir exosporium
(12). Qual é a importância do ácido dipicolínico no endosporo bacteriano?
(13). Dê dois exemplos de bactérias formadoras de endosporos aeróbicos
(14). Dê dois exemplos de bactérias anaeróbicas formadoras de endosporos
(15). O que são SASPs? Qual a sua importância no endosporo bacteriano?


Humanos como Câncer

Quando uma mancha na pele de uma pessoa muda de cor, torna-se dura ou áspera e elevada ou ulcerada, sangra, escama, escama e não cicatriza, é hora de consultar um médico. Pois estes são os primeiros sinais de câncer de pele.

Visto por astronautas e fotografados do espaço por satélites, milhões de padrões feitos pelo homem na superfície terrestre da Terra se parecem em nada mais com as condições da pele de pacientes com câncer. A transformação dos contornos naturais da terra em padrões geométricos de campos agrícolas, o endireitamento de rios sinuosos em canais semelhantes a canais e o corte de florestas em clareiras quadriculadas, todos têm suas contrapartidas na perda das marcas normais da pele em vítimas de câncer . Florestas verdes registradas em matagais marrons e pastagens superpastadas alvejadas em terrenos baldios brancos estão entre as mudanças na cor da Terra. Rodovias, ruas, estacionamentos e outras superfícies pavimentadas endureceram a superfície da Terra, enquanto as cidades a endureceram. Pilhas de escória e depósitos de lixo podem ser comparados a lesões cutâneas elevadas. Minas a céu aberto, pedreiras e crateras de bombas, incluindo os 30 milhões deixados pelas forças dos EUA na Indochina, lembram ulcerações de pele. A solução salina que se infiltra em campos agrícolas irrigados inadequadamente parece feridas escamosas e purulentas. Os sinais de sangramento incluem o despejo de esgoto humano, efluentes de fábricas e drenagem ácida de minas em cursos d'água adjacentes, e a erosão da camada superficial do solo de encostas desmatadas para tornar rios, lagos e águas costeiras amarelos, marrons e vermelhos. O anel vermelho ao redor de grande parte de Madagascar que é visível do espaço atinge alguns observadores como um sintoma de que a ilha está sangrando até a morte.

Se o câncer de pele fosse tudo o que afligia a Terra, a recuperação final do planeta seria menos duvidosa. Pois, com exceção do melanoma maligno, o câncer de pele geralmente é curável. Mas os paralelos entre a maneira como o câncer progride no corpo humano e o impacto progressivamente maligno dos humanos na Terra são mais do que superficiais. Considerar:

As células cancerosas proliferam rápida e incontrolavelmente no corpo humano continuam a proliferar rápida e incontrolavelmente no mundo. Células cancerosas aglomeradas se transformam em tumores humanos aglomeram-se nas cidades. As células cancerosas se infiltram e destroem os tecidos normais adjacentes. A expansão urbana devora o terreno aberto. Os tumores malignos liberam células que migram para partes distantes do corpo e criam tumores secundários que os humanos colonizaram quase todas as partes habitáveis ​​do globo. As células cancerosas perdem sua aparência natural e funções distintas. Os humanos homogeneizam diversos ecossistemas naturais em monoculturas artificiais. Os tumores malignos excretam enzimas e outras substâncias químicas que afetam adversamente partes remotas do corpo. Os veículos motorizados, usinas de energia, fábricas e fazendas dos humanos emitem toxinas que poluem ambientes distantes do ponto de origem.

Um tumor cancerígeno continua a crescer, mesmo quando a expropriação de nutrientes e a interrupção das funções vitais fazem com que seu hospedeiro se extinga. Da mesma forma, as sociedades humanas minam sua própria viabilidade de longo prazo, esgotando e contaminando o meio ambiente. Tanto na civilização quanto no câncer, o sucesso inicial gera excessos autodestrutivos.

É fácil descartar a ligação entre o câncer e a doença em humanos e como uma doença no planeta como absurda e repulsiva - ou como uma mera metáfora, em vez da hipótese unificadora que seu principal proponente afirma. Apenas um punhado de periódicos de circulação limitada, incluindo este (ver Forencich 1992/93), concederam ao conceito uma audiência respeitosa.

Aceitar o conceito de humanos como câncer é mais fácil se também aceitarmos a hipótese de Gaia de que o planeta funciona como um único organismo vivo. Para ter certeza, a Terra é principalmente inanimada. Sua superfície rochosa e aquosa suporta apenas uma camada relativamente fina de plantas, animais e outros organismos vivos. Mas também é uma árvore madura principalmente madeira morta e casca, com apenas sua fina camada de câmbio e suas folhas, flores e sementes realmente vivas. No entanto, a árvore é um organismo vivo. A Terra se comporta como um organismo vivo na medida em que a composição química de sua crosta rochosa, dos oceanos e da atmosfera ao mesmo tempo apoiou e foi influenciada pelos processos biológicos dos organismos vivos ao longo de vários bilhões de anos. Esses processos autossustentáveis ​​e autorregulados mantiveram a temperatura da superfície da Terra, suas concentrações de sal nos oceanos e oxigênio na atmosfera e outras condições favoráveis ​​à vida.

James Lovelock, que propôs a hipótese de Gaia em 1979, rejeitou inicialmente os impactos semelhantes ao câncer em humanos como corolário, declarando categoricamente: "As pessoas não são de forma alguma como um tumor" (Lovelock 1988, p. 177). Mas em pouco tempo ele modificou essa visão, observando: "Os humanos na Terra se comportam de algumas maneiras como um microrganismo patogênico, ou como as células de um tumor ou neoplasia" (Lovelock 1991, p. 153).

Outros afirmaram a conexão com mais firmeza. "Se você imaginar a Terra e seus habitantes como um único organismo autossustentável, ao longo das linhas do popular conceito de Gaia, então nós, humanos, podemos ser vistos como patogênicos", Jerold M. Lowenstein, professor de medicina da Universidade da Califórnia, San Francisco, escreveu. "Estamos infectando o planeta, crescendo de forma imprudente como as células cancerosas, destruindo outras células especializadas de Gaia (isto é, extinguindo outras espécies) e envenenando nosso suprimento de ar. De uma perspectiva de Gaia. A principal doença a ser eliminada somos nós" (Lowenstein 1992).

O Dr. Lowenstein não é o primeiro médico a examinar o planeta como um paciente e descobrir que ele sofre de câncer humanóide. Alan Gregg foi o pioneiro no diagnóstico. Como funcionário de longa data da Fundação Rockefeller, responsável por recomendar subsídios financeiros para melhorar a saúde pública e a educação médica, o Dr. Gregg viajou muito nos anos que se seguiram à Segunda Guerra Mundial e observou o boom populacional em todo o mundo. Em 1954, ele já tinha visto o suficiente. Em um breve artigo apresentado em um simpósio e posteriormente publicado na Science, Gregg (1955) comparou o mundo a um organismo vivo e a explosão do número humano a uma proliferação de células cancerosas. Ele traçou outros paralelos entre o câncer em humanos e o impacto do câncer em humanos no mundo. E ele expressou esperança - não percebida até hoje - de que "este comentário um tanto bizarro sobre o problema da população possa apontar para um novo conceito de autocontenção humana".

Coube a um médico que também é um epidemiologista dar corpo e preencher a análise esboçada de Gregg. Warren M. Hern escreveu seu Ph.D. dissertação sobre como a intrusão da civilização ocidental aumentou as taxas de natalidade entre os índios amazônicos peruanos. Ele faz sua parte para manter baixa a taxa de natalidade dos Estados Unidos, operando uma clínica de aborto em Boulder, Colorado. Hern (1990) publicou um importante artigo que expôs em detalhes, e reforçado com evidências antropológicas, ecológicas e históricas, as maneiras pelas quais a espécie humana constitui um "ecotumor maligno". Ele propôs nos renomear Homo esophagus (para "o homem que devora o ecossistema"). As ilustrações que acompanham o artigo incluem fotografias aéreas de cidades americanas justapostas a fotos semelhantes de tumores cerebrais e pulmonares.

O Dr. Hern apresentou artigos sobre a hipótese em simpósios organizados pela Population Association of America, pela American Association for the Advancement of Science e pela American Public Health Association. Posteriormente, dois artigos foram publicados (Hern 1993a, 1993b). Mas, em geral, a comunidade científica não leva a sério sua hipótese, preferindo vê-la como uma mera metáfora ou analogia. Na verdade, isso provocou hostilidade em alguns setores. Quando Hern apresentou a hipótese na Conferência Internacional sobre População e Desenvolvimento no Cairo em 1994, os ouvintes reagiram com raiva, com um deles ameaçando: "Você está pronto para morrer?" Um apresentador de um talk show de rádio de Denver chamou o Dr. Hern de "ecoquack" e "companheiro de boa posição da Sky-Is-Falling School".

Essa depreciação pode ser vista como mais um paralelo entre o câncer, o flagelo em humanos, e os humanos como um flagelo cancerígeno no mundo. Pois assim como Warren Hern encontra indiferença, negação e hostilidade absoluta a seus pontos de vista, até recentemente os médicos americanos mantinham rotineiramente seus pacientes com câncer no escuro sobre a natureza de sua doença. O objetivo era poupar os pacientes do choque, medo, raiva e depressão que as más notícias comumente evocam. As famílias relutavam em admitir que um parente morrera de câncer, e os obituários dos jornais referiam-se eufemisticamente à causa da morte por câncer como "uma longa doença". No Japão, o câncer continua sendo um tema tabu. As pesquisas de opinião pública indicam que as pessoas preferem não saber se têm câncer e os médicos preferem não lhes dizer. Quando o imperador Hirohito estava morrendo de câncer no duodeno, seus médicos mentiram, dizendo a ele e ao público que ele tinha "pancreatite crônica" (Sanger 1989).

Nos Estados Unidos, até mesmo alguns analistas ambientalmente iluminados permanecem em negação quando se trata da hipótese do câncer humano como um planeta. Christopher D. Stone, professor de direito da University of Southern California e filho do jornalista esquerdista I. F. Stone, escreveu um influente ensaio sobre direito ambiental, As árvores devem estar em pé? Rumo aos direitos legais para objetos naturais. Mas em seu último livro, Stone (1993, p.4) lança dúvidas sobre a proposição de que "a terra tem câncer, e o câncer é o homem". "A interdependência das partes da Terra não equivale à interdependência dos órgãos dentro de um verdadeiro organismo", observa ele. "A terra como um todo, incluindo sua teia de vida, não é tão frágil. As relações de Gaia não são tão precariamente ajustadas."

Até mesmo ecologistas profundos reconhecem que a Terra é qualitativamente diferente de um verdadeiro organismo, que seu status legítimo como superecossistema não chega a qualificá-la como superorganismo. Frank Forencich, que argumentou em "Homo Carcinomicus: A Look at Planetary Oncology" (Forencich 1992/93) que "os paralelos entre o crescimento neoplástico e a população humana são surpreendentes", admite que mesmo um inverno nuclear não destruiria completamente a biosfera viva , muito menos a litosfera inanimada, hidrosfera e atmosfera. “Não podemos matar o hospedeiro”, diz ele. “A civilização se desintegrará antes que a biosfera vá embora” (Forencich 1993).

Ainda outra objeção é que qualquer generalização sobre o câncer é suspeita porque o câncer não é uma doença única, mas sim um grupo de mais de 100 doenças que diferem quanto à causa e características. Alguns tipos de câncer - câncer de mama, por exemplo - geralmente crescem rapidamente e se espalham de forma agressiva. Outros, como o câncer do intestino delgado, geralmente crescem lentamente. O câncer de próstata costuma crescer tão lentamente que não causa problemas. “É completamente possível que um organismo tenha células cancerosas por toda a vida e não sofra efeitos nocivos” (Garrett 1988, p.43).

A falta de uma correspondência perfeita entre o câncer e a doença em humanos e os efeitos semelhantes ao câncer em humanos na Terra invalida o conceito de humanos como câncer para alguns observadores. Mas Warren Hern insiste que humanos como câncer é uma hipótese porque está sujeita a verificação ou refutação e porque é útil como base para investigações futuras. Frank Forencich, ao contrário, contenta-se em considerar o conceito uma metáfora. “Que os humanos são como o câncer é indiscutível”, diz ele. "Mas os humanos não são o câncer em si."

Seja como metáfora ou hipótese, a proposição de que os humanos têm agido como células cancerosas malignas merece ser levada a sério. A proposição oferece uma interpretação unificadora de fenômenos aparentemente desconexos como a destruição de ecossistemas, a decadência das cidades centrais e a globalização da cultura de commodities ocidental. Ele fornece uma perspectiva macrocósmica valiosa sobre os impactos humanos, bem como uma perspectiva histórica reveladora no rastreamento das propensões cancerígenas dos humanos desde os primeiros tempos.

Os progenitores dos humanos modernos exibiram uma das características mais significativas das células cancerosas, a perda de adesão, há um a dois milhões de anos. Como as células cancerosas estão mais frouxamente ligadas umas às outras do que as células normais, elas se separam facilmente, se movem aleatoriamente e invadem os tecidos além daqueles dos quais foram derivadas. Nossos ancestrais diretos, Homo erectus, demonstrou essa característica ao migrar para fora da África. Vivendo em pequenos grupos móveis, esses forrageadores / necrófagos / caçadores se espalharam pela Ásia e Europa. A próxima espécie de hominídeo na linha evolutiva, Homo sapiens, estendeu a dispersão para florestas do norte anteriormente inabitáveis ​​e tundra. Seus sucessores, anatomicamente modernos Homo sapiens sapiens, se espalharam por todos os continentes e pelas principais ilhas sem gelo. Com a ajuda de roupas, abrigo, tecnologia e suprimentos importados, eles agora ocupam florestas, pântanos, desertos, tundra e outras áreas antes consideradas muito úmidas, muito secas, muito frias ou muito remotas para a habitação humana. Os humanos agora ocupam, ou alteraram e exploraram, de dois terços a nove décimos (as estimativas variam) da superfície terrestre do planeta. Parece apenas uma questão de tempo antes que eles ocupem todos os espaços "vazios" restantes.

A expropriação do planeta por humanos ocorreu rapidamente com a erupção dos números humanos e a erupção dos números humanos tem características em comum com a proliferação de células cancerosas. Em um corpo saudável, os controles genéticos permitem que um grande número de células individuais vivam juntas harmoniosamente como um único organismo. Os interruptores genéticos sinalizam para as células normais quando é hora de se dividir e multiplicar e quando é hora de se separar e ser absorvida pelas células vizinhas. Quando os interruptores genéticos são danificados, como por produtos químicos, radiação ou vírus, eles podem ficar travados na posição "ligada". Isso transforma células normais em células malignas que se dividem e se multiplicam sem levar em conta a saúde de todo o organismo.

Quando os humanos viviam em bandos semi-nômades em harmonia com um ambiente que não dominavam, eles limitavam seu número para não exceder o suprimento de comida que podiam coletar, limpar e caçar. Nem produziram mais jovens do que podiam carregar entre os acampamentos sazonais. Suas medidas anticoncepcionais incluíam coito interrompido (abstinência), pessários e amamentação prolongada para deprimir os hormônios que desencadeiam a ovulação. Quando esses métodos falharam, eles recorreram ao aborto e ao infanticídio. Como células normais em um corpo saudável, os caçadores-coletores pareciam saber quando parar de crescer.

No entanto, contaminantes tecnológicos e culturais perturbam esse delicado equilíbrio natural, permitindo que os humanos se multipliquem além de números compatíveis com a saúde harmoniosa do ecossistema global. O primeiro e ainda o principal contaminante era o fogo. Por volta de 400.000 anos atrás - talvez até antes - os caçadores-coletores aprenderam a controlar e usar o fogo. Assim, começou a transformação dos humanos de apenas outro grande mamífero em competição com outros predadores ferozes no senhor indiscutível de todas as espécies, plantas e animais. O vício da combustão definiu a existência humana desde então, e escalou para a atual orgia de queima de combustível fóssil com o potencial de superaquecer Gaia e colocar em risco a existência de todos os seus habitantes.

O fogo era geralmente benigno quando usado por caçadores-coletores para reduzir florestas densas em paisagens mais abertas e parecidas com parques, que suportam mais caça. Mas o aumento do suprimento de alimentos que possibilitou a caça mais eficaz e o cozimento de carne dura e matéria vegetal fibrosa tornou possível o aumento das populações de caçadores-coletores. À medida que os humanos proliferaram e se espalharam, caçados e colhidos em excesso, a caça grande e os alimentos silvestres adequados tornaram-se menos abundantes. Isso tornava a caça e a coleta menos eficientes, deixando a horticultura, que antes não valia o esforço extra, como única alternativa viável.

O desmatamento para cultivar começou há cerca de 10.000 anos na Ásia Menor. Cerca de 2.000 anos depois, os horticultores itinerantes começaram a abrir caminho para o noroeste na Europa. Eles oprimiram e afastaram menos numerosos caçadores-coletores antes de dar lugar, por sua vez, a agricultores cujo cultivo com arado em campos permanentes permitia uma produção mais intensiva de alimentos e populações mais densas.

A agricultura condenou os camponeses a uma vida curta e dura de trabalho monótono, uma dieta inadequada, a ameaça constante de quebra de safra e fome e exposição a doenças contagiosas virulentas. Promoveu a estratificação social e a desigualdade sexual, o tratamento cruel dos animais, o despotismo e a guerra. E encorajou ainda mais invasões de natureza cancerígena para alimentar populações crescentes e substituir campos e pastagens erodidas e esgotadas da fertilidade do solo pelo cultivo excessivo e pastoreio excessivo. As elites que passaram a dominar sociedades agrárias sedentárias fizeram com que ainda mais florestas fossem desmatadas e pântanos drenados para maximizar a produção que eles poderiam expropriar para seu próprio uso. Esse superávit econômico, por sua vez, ajudou a sustentar uma concentração crescente de pessoas nos vales dos rios, ao longo da costa marítima e nas cidades.

A concentração de humanos nas cidades é muito semelhante à forma como as células cancerosas aglomeradas se transformam em tumores. Enquanto as células normais em uma cultura de tecidos param de se reproduzir quando entram em contato com outras células, as células cancerosas continuam a se dividir e se empilhar umas sobre as outras, formando aglomerados. As células normais exibem inibição de contato, crescendo apenas até os limites de seu espaço definido e depois parando. As células cancerosas nunca sabem quando parar.

Da mesma forma, as populações humanas crescem mesmo em condições extremamente superlotadas. A própria essência da civilização é a concentração de pessoas nas cidades. À medida que aldeias agrícolas dispersas evoluíram para cidades, e algumas cidades se tornaram centros comerciais, industriais, cerimoniais e administrativos, a cidade nasceu. Alimentado por grãos cultivados nas províncias e servidos por escravos apreendidos ali, os centros administrativos dos impérios cresceram. Roma pode ter alcançado um milhão de pessoas em seu auge em 100 dC. No entanto, somente após a industrialização e a exploração extensiva de recursos distantes após 1800 as cidades realmente começaram a ficar fora de controle e, em 1900, ainda apenas uma em cada dez pessoas vivia nas cidades. Metade disso acontecerá em 2000, com 20 áreas metropolitanas com expectativa de 10 milhões ou mais de habitantes cada.

A propensão das cidades modernas a se espalharem pelo campo - absorvendo vilas, destruindo campos agrícolas, preenchendo terras abertas e criando novas aglomerações - foi observada no início deste século pelo planejador escocês de cidades-jardins, Patrick Geddes. Geddes (1915) identificou meia dúzia dessas "conurbações" em formação na Grã-Bretanha e previu a aproximação de uma megalópole de 500 milhas ao longo da costa do Atlântico norte nos Estados Unidos. Geddes comparou a expansão urbana a uma ameba, mas coube a seu protegido americano Lewis Mumford comparar a expansão urbana desordenada, disforme e descoordenada a um tumor maligno, observando que "a cidade continua a crescer inorgânica, na verdade cancerosa, por um colapso contínuo de tecidos velhos e um crescimento excessivo de novo tecido sem forma "(Mumford 1961, p. 543).

Um tumor maligno desenvolve seus próprios vasos sanguíneos à medida que cresce.Da mesma forma, as cidades se vascularizam com aquedutos, linhas de energia elétrica, rodovias, ferrovias, canais e outros condutos. Um tumor usa sua rede de circulação para piratear nutrientes do corpo. Da mesma forma, as cidades exploram parasiticamente o campo e além para trazer comida, combustível, água e outros suprimentos. No entanto, assim como um tumor acaba ultrapassando seu suprimento de sangue, fazendo com que uma parte dele, geralmente no centro, morra, os bairros do centro da cidade e até mesmo os subúrbios mais antigos costumam atrofiar. Alan Gregg (1955) observou esse paralelo há 40 anos, observando "como as favelas de nossas grandes cidades se parecem com a necrose de tumores".

Os humanos estão cada vez mais concentrados ao longo da costa. Sessenta por cento da população mundial agora vive a menos de 100 quilômetros de uma costa marítima. Na Austrália, uma das nações mais urbanizadas do mundo, nove em cada dez pessoas vivem ao longo da costa. O boom do comércio internacional, do qual as áreas costeiras recebem uma parte desproporcional dos benefícios, ajuda a explicar a tendência mundial, mas o padrão remonta a milhares de anos e é paralelo a outro processo cancerígeno: a metástase.

Na metástase, um tumor desprende células cancerosas que, em seguida, migram para locais distantes do corpo e criam tumores secundários. O meio para a migração das células são os sistemas sanguíneo e linfático. No mundo antigo do Mediterrâneo, outro fluido - a água - facilitou a migração de pessoas e bens. Os fenícios, gregos, cartagênios e romanos aproveitaram a vantagem da relativa facilidade de viagem e transporte por água para estabelecer colônias em todo o Mediterrâneo. No auge do Império Romano, nada menos que 500 assentamentos floresceram ao longo da costa africana do Marrocos ao Egito.

Assim como os tumores secundários no corpo humano destroem os tecidos e órgãos que invadem, os colonizadores do antigo Mediterrâneo devastaram os ecossistemas férteis, mas frágeis, das regiões costeiras que colonizaram. Eles cortaram as florestas costeiras para obter madeira de navios e materiais de construção, fornecer carvão para queimar tijolos e cerâmica, fundir minérios minerais e criar campos agrícolas e pastagens. O cultivo excessivo, incêndios, ovelhas e cabras impediram a regeneração. As intensas chuvas de inverno lavaram o solo ralo e facilmente erodido pelas encostas até as planícies costeiras para sufocar os campos agrícolas, obstruir a foz dos rios, criar pântanos com malária, enterrar cidades portuárias e encalhar muitas delas a quilômetros do mar. As encostas, deixadas áridas, não se recuperaram até hoje.

A voracidade dos tumores secundários à medida que invadem e consomem tecidos e órgãos tem sua contrapartida nas orgias de destruição que os Estados e, principalmente, os impérios realizam há 5000 anos. Em muitos casos, a destruição excedeu o que era do interesse do próprio destruidor. Muitos invasores rotineiramente obliteraram as cidades que conquistaram, massacraram seus habitantes e destruíram seus campos e rebanhos, em vez de apenas tomá-los. O bombardeio de tapetes de cidades e a matança em massa de suas populações civis não combatentes durante a Segunda Guerra Mundial constituem o equivalente moderno. Os antigos romanos saquearam seu império em busca de ursos, leões, leopardos, elefantes, rinocerontes, hipopótamos e outros animais vivos para serem atormentados e mortos em arenas públicas até que não houvesse mais nenhum. Os invasores europeus da América do Norte e da Sibéria fizeram isso com o comércio de peles, do qual lucraram enormemente com a matança autodestrutiva de animais com peles.

A destruição humana dos ecossistemas aumentou implacavelmente desde a industrialização. A aniquilação de 60 milhões de bisões nas Grandes Planícies da América do Norte foi possível graças à intrusão de ferrovias e à invenção do rifle de repetição. A exploração imprudente das baleias foi acelerada pela invenção do arpão explosivo, guincho de canhão e navio movido a motor. Enormes redes rebocadas pelos arrastões-fábrica de hoje permitem que os oceanos sejam explorados em busca de peixes - e qualquer outra criatura azarada o suficiente para ficar presa nessas cortinas da morte. Tratores e outras máquinas agrícolas modernas compactam e pulverizam alternadamente a camada superior do solo, aumentando sua vulnerabilidade a ventos erosivos e chuvas. Motosserras e escavadeiras nivelam as florestas mais rápido do que os machados e as serras manuais. As escavadeiras de dinamite e drag line permitem a mineração em uma escala até então inimaginável, decapitando montanhas, transformando paisagens em crateras lunares e tornando ilhas como Nauru, rica em fosfato, no Pacífico Sul, praticamente inabitáveis. Fazer furos na terra para obter minerais, é claro, é semelhante ao modo como o câncer faz furos em músculos e ossos. Como Peter Russell (1983, p.33) observou, "a civilização tecnológica realmente se parece com um crescimento maligno desenfreado que devora cegamente seu próprio hospedeiro ancestral em um ato egoísta de consumo."

Assim como um tumor de crescimento rápido rouba nutrientes de partes saudáveis ​​do corpo para atender às suas altas demandas de energia, a civilização industrial usurpa os recursos de ecossistemas saudáveis ​​dos quais seus habitantes naturais vegetais e animais dependem para sobreviver. Em 1850, os humanos e seus rebanhos respondiam por 5% do peso total de toda a vida animal terrestre. Hoje, essa parcela ultrapassa 20% e, no ano de 2030, pode chegar a 40% (Westing 1990, pp. 110-111).

"Nunca antes na história da Terra uma única espécie foi tão amplamente distribuída e monopolizou uma fração tão grande dos recursos energéticos. Um restante cada vez menor desses recursos limitados está agora sendo dividido entre milhões de outras espécies. As consequências são previsíveis : contração das áreas geográficas, redução do tamanho das populações e aumento da probabilidade de extinção para a maioria das espécies selvagens, expansão das áreas e aumento das populações das poucas espécies que se beneficiam da atividade humana e perda da diversidade biológica em todas as escalas de local a global "(Brown e Maurer 1989).

O declínio na diversidade é comum ao câncer e à civilização. Em ambos os casos, a heterogeneidade dá lugar à homogeneidade, a complexidade à simplificação. As células malignas não conseguem se desenvolver em células especializadas dos tecidos dos quais derivam. Em vez disso, "células indiferenciadas altamente malignas tendem a se assemelhar umas às outras e aos tecidos fetais mais do que suas células normais adultas" (Ruddon 1987, p.230).

A desdiferenciação nas sociedades humanas é pelo menos tão antiga quanto a agricultura e a pecuária. Fazendeiros têm substituído diversas espécies de plantas nativas por plantações puras de colheitas domesticadas há milhares de anos. Em vez dos milhares de tipos de plantas que os povos pré-agrícolas colhiam para se alimentar, apenas sete alimentos básicos - trigo, arroz, milho, batata, cevada, batata-doce e mandioca - fornecem agora três quartos do conteúdo calórico de todos os safras de alimentos do mundo. A espantosa abundância e variedade de vida selvagem do mundo está indo rápido, com muitas espécies logo sendo vistas apenas em zoológicos e parques de caça, seus lugares ocupados por gado, ovelhas, cabras, porcos e outros animais domésticos.

Apesar de seu valor em fornecer habitat para a vida selvagem, modulando as águas das enchentes e filtrando os poluentes, mais da metade dos pântanos, pântanos, pântanos, planícies de inundação sazonais e outras áreas úmidas do mundo foram drenados, dragados, preenchidos, construídos ou destruídos de outra forma. As florestas temperadas dominadas por árvores de muitas espécies e de todas as idades estão dando lugar a uma única espécie, plantações de coníferas da mesma idade que sustentam muito menos pássaros e outros animais selvagens. E as florestas tropicais que abrigam mais da metade de todas as espécies da Terra estão sendo derrubadas mais rápido do que sua biodiversidade desconcertante pode ser identificada, levando alguns especialistas a alertar que estamos causando a maior extinção em massa desde o desaparecimento dos dinossauros, 65 milhões de anos atrás .

A tendência das civilizações de homogeneizar e empobrecer os ecossistemas não é mais clara do que nas áreas urbanas. As grandes cidades estão se tornando indistinguíveis umas das outras na aparência e indiferenciadas na função. Os distritos centrais de negócios se parecem tanto que os viajantes podem ser perdoados por esquecerem se estão em Boston, Bruxelas ou Bombaim. As favelas dos países pobres são parecidas, assim como os subúrbios dos países ricos.

Como Lewis Mumford apontou há mais de 30 anos, o refúgio suburbano arquetípico nos Estados Unidos consiste em "uma infinidade de casas uniformes e não identificáveis, alinhadas inflexivelmente, a distâncias uniformes, em estradas uniformes, em um deserto comunal sem árvores, habitado por pessoas da mesma classe, mesma renda, mesma faixa etária, testemunhando as mesmas apresentações na televisão, comendo os mesmos alimentos pré-fabricados insípidos, dos mesmos freezers, conformando-se em todos os aspectos externos e internos a um molde comum, fabricado no metrópole central. Assim, o efeito final da fuga suburbana em nosso tempo é, ironicamente, um ambiente uniforme de baixo grau do qual a fuga é impossível "(Mumford 1961, p.486).

A globalização da economia está encerrando o mundo inteiro em um único mercado de produtos feitos à máquina que são cada vez mais padronizados, independentemente do seu país de origem. Os valores materiais ocidentais e a cultura mercantil capitalista, liderados pela televisão americana, filmes, música, moda de rua e fast food, são dominantes internacionalmente. A individualidade local e regional, junto com as culturas, línguas e visões de mundo indígenas, estão desaparecendo rapidamente.

O declínio da diversidade natural e cultural é tão ameaçador para o planeta quanto as células indiferenciadas são para o paciente com câncer. Enquanto um câncer de próstata bem diferenciado tende a crescer lentamente, permanecer localizado e não causar sintomas, um câncer mal diferenciado geralmente se espalha de forma agressiva. Da mesma forma, os agricultores tradicionais que mantêm as ervas daninhas, pragas e doenças das plantas sob controle por meio da rotação de safras, fertilização natural e manutenção do solo não ameaçam a saúde da Terra da mesma forma que as plantações de monocultura que dependem de pesticidas, fertilizantes sintéticos e maquinário pesado fazem . Infelizmente, a agricultura monocultural está se tornando a norma em todos os continentes.

A hemorragia é ainda outro sintoma do processo cancerígeno. O primeiro sinal de câncer geralmente é o sangramento espontâneo de um orifício do corpo, secreção de um mamilo ou uma ferida com secreção. O vômito pode alertar sobre um tumor cerebral ou leucemia. Sinais de que a Terra também tem câncer em abundância. As cidades vomitam esgoto humano e resíduos industriais em cursos d'água adjacentes. Minas e montes de escória liberam mercúrio, arsênico, cianeto e ácido sulfúrico. Poços jorram, dutos vazam e petroleiros derramam óleo. Os campos agrícolas descarregam a camada superficial do solo, fertilizantes, pesticidas e sais para assorear e envenenar rios e estuários. Os confinamentos de gado adicionam esterco. O mais sério de tudo, encostas desmatadas e erodidas, hemorragia, inundações de lama.

A febre é outro sintoma de câncer em humanos e no planeta. Pacientes com câncer ficam febris devido ao aumento da suscetibilidade à infecção causada por um sistema imunológico deprimido. Quimioterapia e irradiação também podem causar febre, assim como substâncias que elevam a temperatura liberadas por um tumor maligno. O aquecimento global é a contrapartida planetária. Resíduos de produtos liberados pela indústria e veículos motorizados, desmatamento e outras atividades humanas febris bombeiam quantidades desordenadas de dióxido de carbono, óxido nitroso, metano, clorofluorcarbonos e outros gases de efeito estufa na atmosfera, onde prendem o calor e aumentam as temperaturas.

Emagrecimento, ou caquexia, ainda é outro sinal de câncer avançado. Um paciente com câncer fica cansado e fraco, perdendo apetite e peso à medida que o tumor libera hormônios tóxicos e faz demandas metabólicas ao corpo. “Muitos pacientes com câncer morrem não de câncer em si, mas de desnutrição progressiva” (Rosenbaum 1988, p.264). A contrapartida planetária inclui perda de florestas, pesca, biodiversidade, solo, água subterrânea e biomassa.

Não é do interesse do tumor roubar nutrientes a ponto de o hospedeiro morrer de fome, pois isso também mata o tumor. No entanto, os tumores geralmente continuam crescendo até que a vítima definha. Um tumor maligno geralmente não é detectado até que o número de células nele tenha dobrado pelo menos 30 vezes em relação a uma única célula. O número de humanos na Terra já dobrou 32 vezes, atingindo essa marca em 1978, quando a população mundial ultrapassou 4,3 bilhões. Trinta e sete a 40 duplicações, ponto em que um tumor pesa cerca de um quilograma, são geralmente fatais (Tannock 1992, pp. 157, 175).

Como um fumante que exagera na dor da abstinência e persiste porque as consequências cancerígenas de seu mau hábito não aparecem por 20 ou 30 anos, os governos geralmente evitam os dolorosos ajustes necessários para prevenir desastres sociais, econômicos e ambientais que estão ocorrendo. "Governos com mandato limitado, tanto nos países em desenvolvimento quanto nos desenvolvidos, geralmente respondem às prioridades políticas imediatas; tendem a adiar a abordagem das questões de longo prazo, preferindo fornecer subsídios, iniciar estudos ou fazer modificações graduais de política" ( Hillel 1991, p. 273). Portanto, geralmente é necessária uma crise, muitas vezes uma catástrofe, antes mesmo que a ação mais sensata seja tomada - e então muitas vezes é tarde demais para evitar danos ecológicos irreversíveis.

O prognóstico para o planeta é tão sombrio quanto para um paciente com câncer avançado? Ou será infinitamente inteligente, mas raramente sábio Homo sapiens alterar comportamentos geocidas a tempo de evitar a ruína global? Mesmo os pessimistas mais pessimistas admitem que os humanos têm a capacidade de deter a deterioração da condição de Gaia. As células cancerosas não podem pensar, mas os humanos podem. As células cancerosas não podem saber a extensão total dos danos que estão causando ao organismo do qual fazem parte, enquanto os humanos têm a capacidade de consciência planetária. As células cancerosas não podem modificar conscientemente seu comportamento para poupar a vida de seu hospedeiro e prolongar a sua, enquanto os humanos podem se ajustar, se adaptar, inovar, retroceder, mudar de curso.


Biologia Sintética em Contexto

A abordagem da biologia sintética pode lembrá-lo da engenharia genética, na qual os pesquisadores fazem mudanças racionais em pequena escala no genoma de um organismo - como remover um gene de um camundongo ou adicionar um gene humano a uma mosca da fruta - para estudar o comportamento do sistema. Os biólogos sintéticos usam muitas das mesmas ferramentas que os engenheiros genéticos usam, como discutiremos em mais detalhes posteriormente, mas a biologia sintética e a engenharia genética diferem na escala em que pretendem fazer essas mudanças. Os engenheiros genéticos geralmente estão introduzindo uma ou duas pequenas mudanças para investigar um sistema específico, enquanto os biólogos sintéticos pretendem projetar novos genomas e redesenhar os genomas existentes em grande escala. Um exemplo ilustrativo - embora fantasioso - da escala potencial da biologia sintética é a reprogramação genética de uma árvore para que cresça em uma casa totalmente funcional com base nas instruções genéticas projetadas por um biólogo sintético. Tal sistema tiraria vantagem do programa natural da árvore (para crescer absorvendo alguns nutrientes do meio ambiente) e o colocaria em uso para as necessidades da sociedade. Programar geneticamente uma árvore para se tornar uma casa, no entanto, está muito além da escala da engenharia genética tradicional, bem como da capacidade da biologia sintética neste ponto.

Para cumprir essas metas de design em larga escala, os biólogos sintéticos estão estabelecendo uma disciplina estruturada de engenharia e design, cujos princípios apresentaremos na próxima seção. Os biólogos sintéticos também estão aproveitando o rico conhecimento sobre como funcionam os sistemas biológicos que bioquímicos, biólogos moleculares e geneticistas obtiveram ao longo de muitos anos. Especificamente, a pesquisa científica resultou:

Sistemas modelo razoavelmente bem caracterizados, como E. coli, leveduras, algas e vários tipos de cultura de células de mamíferos, que oferecem uma base sólida para a exploração da biologia sintética

Dados de sequência abundantes de uma grande variedade de organismos, incluindo bactérias, humanos, mosquitos, galinhas, leões, ratos e muitos, muitos mais, bem como ferramentas para comparação e análise de sequências

As ferramentas moleculares para mover, reordenar e sintetizar DNA para criar novas sequências

Os biólogos sintéticos usam essas descobertas e sucessos como base para a qual podem aplicar uma mentalidade de engenharia para resolver problemas do mundo real. A natureza interdisciplinar da biologia sintética é sugerida pela Figura 1-3.

Figura 1-3. A natureza interdisciplinar da biologia sintética. Os biólogos sintéticos combinam a riqueza de conhecimentos e técnicas da biologia molecular (à esquerda) com os princípios da engenharia (à direita), incluindo o ciclo de projeto-construção-teste que é uma marca registrada das disciplinas de engenharia.

Sabe bem? Os sentidos informam o cérebro - mas não dizem a mesma coisa a todos

Todos os nossos sentidos informam o que saboreamos.

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O apresentador da Food Network, Andrew Zimmern, certa vez perguntou a Taria Camerino: “Qual é o meu gosto?” É uma pergunta estranha. Mas não para Camerino. Este chef de Atlanta é uma das muitas pessoas que sentem seu mundo de maneiras especiais.

Camerino nasceu com sinestesia (Sin-uhs-THEE-zhah). Isso significa que seus sentidos estão emaranhados um com o outro. (O termo vem das palavras gregas syn, significando juntos, e estese, significando sensação.)

Explicação: Sabor e sabor não são os mesmos

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Alguns sinestetas veem cada letra do alfabeto em uma cor específica. Outros veem formas quando ouvem música. O cérebro de Camerino liga coisas que ela vê e ouve a sabores. É assim que ela poderia responder à pergunta incomum de Zimmern.

“Observei a maneira como ele se movia”, lembra ela, e descobriu que ele tinha gosto de cascas de camarão torradas e xarope de folha de louro. Sua habilidade sensorial incomum permite que ela entenda as pessoas por meio da comida. Às vezes, ela usa esse dom para ajudar as pessoas. Algumas doenças entorpecem os sentidos de suas vítimas. Com a ajuda de Camerino, alguns que haviam perdido muito do paladar recuperaram "mais conexão com [ele]".

A maioria das pessoas não é sinesteta. Mas os sentidos de todos trabalham juntos para processar o sabor. Os cientistas estão descobrindo como essas conexões afetam o que comemos. Eles também estão aprendendo como os significados ocultos dos gostos podem levar a comportamentos que podem deixar as pessoas doentes - ou fazer o contrário: encorajar uma alimentação mais saudável.

Os gostos carregam significados ocultos

Na maioria das vezes, as pessoas processam diferentes sensações - paladar, olfato, audição, tato e visão - em diferentes partes do cérebro cerebral (Seh-REE-brul) córtex. Essa é sua camada mais externa. Mas todos os sentidos falam uns com os outros através redes neurais. Esses são grupos de células cerebrais interconectadas, chamados neurônios.

A sinalização entre essas células sensoriais nos permite ouvir o crocante crocante de uma batata frita e saber que está fresca. Ou veja um pêssego rechonchudo e pense: "Hum, que lindo!" As informações que obtemos dessa conversa nos ajudam a decidir o que comer.

O que e como tomamos essas decisões interessa a Julie Mennella. Ela trabalha no Monell Chemical Senses Center na Filadélfia, Pensilvânia. Como biopsicólogo (BY-oh-sy-KOL-oh-gist), ela estuda como os comportamentos podem ser afetados pelas preferências de sabor que se desenvolvem durante a primeira infância.

No início da história humana, a capacidade de reconhecer e responder a diferentes gostos sem pensar ajudou as pessoas a sobreviver. Um sabor doce, explica Mennella, não é apenas agradável. Também diz a alguém que um alimento é rico em calorias. Isso é importante porque as calorias fornecem a energia necessária para abastecer nossos corpos. Um sabor salgado indica que o alimento contém sal - cloreto de sódio. É um mineral necessário para a saúde óssea, especialmente quando os ossos estão crescendo durante a infância.

Os sabores azedo e amargo também trazem mensagens - mensagens negativas que podem fazer com que você cuspa um alimento. Um gosto azedo disse aos nossos ancestrais que um alimento pode estar estragado. Um gosto amargo poderia significar que uma refeição era venenosa.

Você pode gostar de comer frutas ácidas, como limões ou toranjas, ou vegetais amargos, como nabos ou couves de Bruxelas. Mas você provavelmente aprendeu a gostar dos gostos deles com o tempo.

Hoje, a maioria de nós não precisa caçar ou procurar comida como nossos ancestrais faziam. Podemos encontrar muita carne e frutas - e batatas fritas e biscoitos - no supermercado. O que os cientistas chamam de nosso ambiente alimentar mudou.

Nosso cérebro ainda nos dá pistas que orientam nossas escolhas alimentares, no entanto. E isso pode ser um problema - especialmente para as crianças. Mennella descobriu em um estudo de 2016 que crianças e adolescentes preferem sabores muito mais doces do que os adultos.

Essa preferência pode colocar as crianças em um caminho ao longo da vida para uma alimentação pouco saudável. Uma queda por doces pode levar a excessos - e obesidade. Também aumenta o risco de alguém desenvolver doenças como diabetes. Uma forte preferência por alimentos salgados pode estimular a ingestão excessiva também. Também está relacionado a problemas de saúde, como hipertensão. Esses problemas têm crescido em todas as nações mais ricas do mundo. Ao estudar o paladar, Mennella e outros cientistas procuram pistas sobre como sentimos os alimentos na esperança de aprender como contornar esses riscos.

Trapacear o gosto

Algumas pessoas são atraídas por coisas realmente doces. Outros, nem tanto. Os cientistas gostariam de saber se nascemos com essas preferências.

Em seu próprio trabalho, Mennella descobriu que o que os pais alimentam seus bebês pode afetar os gostos e desgostos da criança mais tarde na vida. Um estudo de 2011 feito por seu grupo mostrou que bebês alimentados com água com açúcar cresceram preferindo bebidas doces. Bebês que receberam água sem açúcar, não. Isso sugere, diz ela, que cortar as bebidas açucaradas pode ajudar os bebês a se transformarem em crianças sem um desejo intenso por doces.

Seu objetivo não é privar as crianças de todos os doces. Que divertido seria isso? Em vez disso, ela diz: “Estamos tentando descobrir se podemos mudar a preferência deles por açúcares adicionados”. (Açúcares adicionados são aqueles que os fabricantes - ou clientes - adicionam aos naturalmente presentes nos alimentos.)

As crianças podem ser convencidas a escolher uma banana em vez de um biscoito, por exemplo? “Queremos descobrir alguns dos mistérios de como podemos fazer com que as crianças gostem de alimentos saudáveis”, diz Mennella - por exemplo, quantas exposições a uma fruta eles precisarão antes de alcançá-la ativamente.

Danielle Reed é uma geneticista comportamental da Monell que trabalha com Mennella. Seu laboratório também realiza pesquisas sobre o sabor. Mas Reed está tentando descobrir se há uma razão genética para as preferências de sabor. Nós nascemos gostando ou não gostando de sabores superdoces ou salgados? Por exemplo, ela diz, as pessoas tendem a herdar uma forte preferência por certos gostos por causa de sua genética - ou simplesmente aprendem a gostar deles?

Reed tem estudado gêmeos idênticos. Pessoas que crescem na mesma casa, comendo os mesmos alimentos, podem “aprender” a preferir os sabores que seus pais lhes deram. Para testar se eles herdaram essa preferência, ela compara irmãos. Gêmeos idênticos compartilham os mesmos genes - e geralmente a mesma casa, quando crianças - então seria de se esperar que suas preferências de gosto fossem semelhantes. Mas as preferências de sabor são igualmente semelhantes em fraterno gêmeos (não idênticos) e em irmãos que não são gêmeos?

Em um estudo de 2015, sua equipe confirmou que gêmeos idênticos realmente preferem níveis semelhantes de doçura na maioria das vezes. Em contraste, as preferências doces podem variar muito entre gêmeos fraternos e não gêmeos. Reed conclui que alguns aspectos do sabor dos alimentos para nós são herdados.

E isso não é verdade apenas para a doçura, ela observa, mas também para o amargor. Algumas pessoas podem ser biologicamente programadas para achar os nabos muito amargos para comer. Outros podem não achá-los nem um pouco amargos.

Reed diz que as pessoas que nascem para preferir doces podem ter que trabalhar mais para evitar comê-los em excesso. Mas as crianças que acham nabos muito amargos para comer não precisam desistir de todos os vegetais. Seus pais podem simplesmente buscar alternativas que sejam saborosas para eles - talvez cenouras ou ervilhas.

Mais do que a língua

Dana Small é psicóloga clínica da Universidade de Yale em New Haven, Connecticut. Ela estuda como o cérebro das pessoas responde ao paladar e ao olfato e aos dois sentidos juntos. As pessoas tendem a adquirir preferências de sabor, diz ela, dependendo da comida disponível onde vivem ou do que lhes foi servido quando crianças.

Por exemplo, as crianças americanas “podem achar um prato de insetos fritos altamente repulsivo”, observa ela. “Mas se você cresceu na Indonésia comendo-os como um lanche, você teria aprendido a achá-los deliciosos.”

Como Mennella e Reed, Small está tentando entender os comportamentos alimentares que podem levar à obesidade e ao diabetes. Seus estudos examinam o cérebro das pessoas para ver como os sabores e cheiros afetam suas percepções de sabor.

Os voluntários encontram-se em um tipo de scanner cerebral conhecido como fMRI máquina. (As iniciais significam imagem de ressonância magnética funcional.) Enquanto eles ficam ali, outra máquina joga pedaços de líquido em suas bocas. Esses líquidos contêm diferentes sabores. Ainda outro dispositivo fornece odores específicos em seus narizes. O scanner fMRI mostra onde a atividade cerebral aumenta em resposta a esses sabores e cheiros. Esses locais do cérebro mostram como estamos respondendo aos gostos e cheiros.

Em um estudo de 2015, a equipe de Small estudou como estar saciado - não mais com fome - afeta a resposta do cérebro aos estímulos alimentares. Os pesquisadores bombearam os cheiros e sabores de um milkshake, depois macarrão com queijo, no nariz e na boca de 32 voluntários. Esta atividade desencadeou em uma área do cérebro chamada de amígdala (Ah-MIG-duh-lah). É uma área do cérebro que responde a estímulos alimentares quando as pessoas estão com fome. Small diz que isso geralmente é reduzido após uma refeição. No entanto, embora todos os seus voluntários tivessem acabado de comer, alguns deles ainda mostraram uma grande resposta às dicas sobre comida. E essas pessoas, descobri, também eram as que mais provavelmente ganhariam peso no ano seguinte.

Small ainda não tem certeza de como essa pesquisa pode um dia ser usada para lidar com padrões alimentares pouco saudáveis. Por enquanto, ela diz: “Estamos apenas tentando entender como funciona a alimentação não saudável”. Mais tarde, os pesquisadores podem trabalhar na mudança de padrões não saudáveis.

O papel dos cheiros atraentes dos alimentos

Timothy McClintock também está estudando o papel dos cheiros para ajudar a definir o sabor de um alimento. Como fisiologista (Fiz-ee-OL-oh-gist) na Universidade de Kentucky em Lexington, ele estuda como diferentes partes do corpo funcionam. Ele tem trabalhado para “mapear” células cerebrais que respondem a cheiros.

Para fazer isso, ele substitui um gene em certas células nervosas de camundongos. Esses olfativo (Oal-FAK-tuh-ree) as células respondem a odores emitindo luz - fluorescente. Ao procurar por essa luz reveladora, ele pode identificar qual célula nervosa está relacionada a qual receptor de odor - e, portanto, a qual cheiro. Até agora, McClintock “mapeou” receptores para 10 cheiros diferentes.

Se McClintock puder aprender quais receptores e cheiros se ligam, isso pode ajudar os pesquisadores a “desenvolver sabores que nos atraem melhor”, diz ele. Usando sua pesquisa, talvez os cientistas um dia consigam "desenvolver produtos químicos que bloqueiam os receptores que não queremos cheirar". Isso pode ser uma boa notícia para pacientes com câncer que se submetem a tratamento químico - quimioterapia - para lutar contra sua doença.

A “quimio” pode alterar o cheiro e o sabor dos alimentos para esses pacientes. Pode, por exemplo, dar a um pêssego um sabor salgado quando alguém esperava que fosse doce. Esse paladar distorcido, observa ele, "pode ​​realmente te confundir a ponto de você não gostar de comida". Pode até fazer com que alguns pacientes parem de comer - mesmo que seus corpos precisem de energia para curar.

O olfato também influencia o sabor e o sabor, observa McClintock. Quando você morde aquele pêssego, seus sucos liberam moléculas de odor. Elas passam por uma passagem que vai da boca até um grande espaço aberto, conhecido como cavidade naval, na parte posterior do nariz. Essas moléculas perfumadas então se dissolvem em muco, antes de se encontrarem com os receptores de odores que estão ligados às células nervosas sensoriais.

Cada tipo de odor se encaixa em uma ranhura especial nos receptores encontrados no alto da cavidade nasal. Quando as moléculas do cheiro atingem um receptor, as células nervosas do nariz disparam sinais elétricos. Esses sinais viajam para o bulbo olfativo, que é a primeira estação de processamento do cérebro para informações de odor. A partir daí, o sinal passa para o sistema cerebral que lida com as emoções. Outros nervos transmitem essa informação para o cérebro córtex olfatório, uma região do cérebro onde ocorre mais processamento de odores.

O resto de nossos sentidos também está envolvido no sabor. Quando você olha para uma fatia de pizza, o nervo óptico na parte de trás do seu olho transmite uma mensagem sobre isso para o seu cérebro córtex visual. Isso lhe dá a primeira pista sobre o que esperar de seu sabor, diz McClintock. Quando você coloca a pizza na boca, provavelmente ainda está quente do forno. Essa é a temperatura, que faz parte do toque. É importante temperar também, diz McClintock. Compare sua pizza quente com uma fatia restante fria. O quente tem mais sabor - em parte porque os receptores gustativos estão enviando mensagens mais fortes ao nosso cérebro.

Prove para o resgate

Recentemente, Camerino, o chef sinestésico, ajudou a resolver algumas das preocupações de McClintock sobre a saúde dos pacientes de quimioterapia. Em uma conferência na Universidade de Kentucky, chefs e cientistas como McClintock discutiram como o sabor atua em nossos cérebros.

Questões de sala de aula

Mais tarde, Camerino fez uma sobremesa que ela esperava que fosse saborosa para pacientes com câncer em quimioterapia. O prato era um bolo feito com laranjas e coberto com um molho de manjericão moído e pistache. Camerino achava que o sabor cítrico das laranjas cortaria o sabor metálico que ela sabia que alguns pacientes de quimioterapia experimentariam. E ela pensou que eles poderiam ser capazes de de alguma forma "sentir" o manjericão no topo de suas bocas, mesmo que eles não pudessem prová-lo.

O resultado foi promissor: os pacientes com câncer classificaram sua criação como "encantadora e inesperada!"

Palavras de Poder

amígdala Uma área nas profundezas do cérebro e próxima ao lobo temporal. Entre outras coisas, a amígdala desempenha um papel nas emoções. O termo vem da palavra grega para amêndoa, com a qual essa região se assemelha na forma.

comportamento A maneira como algo, geralmente uma pessoa ou outro organismo, age em relação aos outros ou se comporta.

pressão sanguínea A força exercida contra as paredes dos vasos pelo sangue que se move pelo corpo. Normalmente, essa pressão se refere ao sangue que se move especificamente pelas artérias do corpo. Essa pressão permite que o sangue circule por nossas cabeças e mantém o fluido em movimento para que possa levar oxigênio a todos os tecidos. A pressão arterial pode variar de acordo com a atividade física e a posição do corpo. A hipertensão pode colocar uma pessoa em risco de ataque cardíaco ou derrame. A pressão arterial baixa pode deixar as pessoas com tonturas ou desmaios, pois a pressão se torna muito baixa para fornecer sangue suficiente ao cérebro.

erro A gíria para um inseto. Às vezes, até costumava se referir a um germe.

caloria A quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de 1 grama de água em 1 grau Celsius. Normalmente é usado como uma medida da energia contida em alguma quantidade definida de alimento.

Câncer Qualquer uma das mais de 100 doenças diferentes, cada uma caracterizada pelo crescimento rápido e descontrolado de células anormais. O desenvolvimento e o crescimento de cânceres, também conhecidos como doenças malignas, podem causar tumores, dor e morte.

cavidade (em geologia ou física) Uma grande estrutura rígida em forma de bolso. (em biologia) Uma estrutura em forma de bolsa de região aberta cercada por tecidos. Ou (na odontologia) um minúsculo orifício em um dente que se desenvolve com o tempo. As cáries dentárias têm maior probabilidade de ocorrer quando uma pessoa ingere muito açúcar ou não escova e usa fio dental regularmente. Os dentistas chamam isso de cárie.

célula A menor unidade estrutural e funcional de um organismo. Normalmente muito pequeno para ser visto a olho nu, consiste em um fluido aquoso cercado por uma membrana ou parede.

córtex cerebral (pl. córtices cerebrais) A camada mais externa de tecido neural que cobre a parte frontal do cérebro de um animal vertebrado.

químico Uma substância formada por dois ou mais átomos que se unem (se ligam) em uma proporção e estrutura fixas. Por exemplo, a água é uma substância química produzida quando dois átomos de hidrogênio se ligam a um átomo de oxigênio. Sua fórmula química é H2O. Química também pode ser um adjetivo para descrever propriedades de materiais que são o resultado de várias reações entre diferentes compostos.

quimioterapia Um tratamento químico usado com mais frequência para matar células cancerosas no corpo. A quimioterapia pode ter muitos efeitos colaterais desagradáveis, pois mata não apenas as células cancerosas, mas também muitas células saudáveis.

citrino Gênero de árvores com flores que tendem a produzir frutos com polpa suculenta e comestível. Existem várias categorias principais: as laranjas, tangerinas, pummelos, toranjas, limões, cidras e limas.

córtex A camada mais externa do tecido neural do cérebro.

diabetes Doença em que o corpo produz muito pouco do hormônio insulina (conhecida como doença tipo 1) ou ignora a presença de insulina em excesso quando ela está presente (conhecida como diabetes tipo 2).

dieta Alimentos e líquidos ingeridos por um animal para fornecer a nutrição de que ele precisa para crescer e manter a saúde. (verbo) Adotar um plano de ingestão alimentar específico com o objetivo de controlar o peso corporal.

dissolver Para transformar um sólido em um líquido e dispersá-lo nesse líquido inicial. (Por exemplo, açúcar ou cristais de sal, que são sólidos, se dissolvem em água. Agora os cristais se foram e a solução é uma mistura totalmente dispersa da forma líquida do açúcar ou sal em água.)

ambiente A soma de todas as coisas que existem em torno de algum organismo ou processo e a condição que essas coisas criam. Ambiente pode se referir ao clima e ao ecossistema em que alguns animais vivem, ou, talvez, a temperatura e umidade (ou mesmo a colocação de componentes em algum sistema eletrônico ou produto).

sabor A mistura particular de sensações que ajudam as pessoas a reconhecer algo que passou pela boca. Isso se baseia principalmente em como um alimento ou bebida é detectado pelas células na boca. Ele também pode ser influenciado, em certa medida, por seu cheiro, aparência ou textura.

fluorescente (v. fluorescente) Adjetivo para algo que é capaz de absorver e reemitir luz. Essa luz reemitida é conhecida como fluorescência.

ambiente alimentar Um termo usado para os tipos e a disponibilidade de alimentos aos quais as pessoas têm acesso. Por exemplo, pessoas em áreas urbanas de baixa renda podem não ter acesso imediato a produtos gratuitos durante grande parte do ano. As pessoas nas áreas rurais podem ter acesso limitado a frutos do mar ou alimentos exóticos.

forragem Para procurar algo, principalmente comida. It & rsquos também é um termo para os alimentos consumidos por animais que pastam, como gado e cavalos.

fraterno (em genética) O termo para um tipo de nascimento de gêmeos em que cada bebê vem de um óvulo fertilizado separado. Isso contrasta com os gêmeos idênticos, que resultam de um único óvulo fertilizado (criando dois bebês separados, mas quase idênticos).

ressonância magnética funcional (fMRI) Um tipo especial de tecnologia de varredura médica para estudar a atividade cerebral. Ele usa um forte campo magnético para monitorar o fluxo sanguíneo no cérebro enquanto um indivíduo realiza alguma tarefa (desde ler ou ver imagens até pensar em várias palavras faladas). Rastrear áreas de fluxo sanguíneo elevado pode dizer aos pesquisadores quais regiões do cérebro são especialmente ativas durante essas atividades.

gene (adj. genético) Um segmento de DNA que codifica, ou contém instruções, para a produção de uma proteína por uma célula. A prole herda genes de seus pais. Os genes influenciam a aparência e o comportamento de um organismo.

genético Tem a ver com cromossomos, DNA e os genes contidos no DNA. O campo da ciência que lida com essas instruções biológicas é conhecido como genética. As pessoas que trabalham nesta área são geneticistas.

pressão alta Termo comum para uma condição médica conhecida como hipertensão. Isso sobrecarrega os vasos sanguíneos e o coração.

mineral Substâncias formadoras de cristais que compõem as rochas, como quartzo, apatita ou vários carbonatos. A maioria das rochas contém vários minerais diferentes misturados erroneamente. Um mineral geralmente é sólido e estável em temperatura ambiente e tem uma fórmula ou receita específica (com átomos ocorrendo em certas proporções) e uma estrutura cristalina específica (o que significa que seus átomos são organizados em padrões tridimensionais regulares). (em fisiologia) Os mesmos produtos químicos necessários ao corpo para fazer e alimentar os tecidos para manter a saúde.

molécula Um grupo eletricamente neutro de átomos que representa a menor quantidade possível de um composto químico. As moléculas podem ser feitas de tipos únicos de átomos ou de tipos diferentes. Por exemplo, o oxigênio do ar é feito de dois átomos de oxigênio (O2), mas a água é feita de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio (H2O).

muco Uma substância viscosa produzida nos pulmões, nariz, sistema digestivo e outras partes do corpo para proteger contra infecções. O muco é feito principalmente de água, mas também inclui sal e proteínas como as mucinas. Alguns animais usam o muco para outros fins, como para se mover no solo ou para se defender de predadores.

nasal Tem a ver com o nariz.

cavidade nasal O grande espaço aberto dentro do nariz. Situa-se entre a parte inferior do crânio e o céu da boca. Uma membrana mucosa reveste suas paredes. Essa região ajuda a aquecer e filtrar o ar que respiramos. E as células sensoriais dentro dela também podem captar cheiros e transmitir essa informação ao cérebro.

nervo Uma fibra longa e delicada que transmite sinais por todo o corpo de um animal. A espinha dorsal de um animal contém muitos nervos, alguns dos quais controlam o movimento de suas pernas ou nadadeiras, e alguns dos quais transmitem sensações como calor, frio ou dor.

rede Um grupo de pessoas ou coisas interconectadas. (v.) O ato de se conectar com outras pessoas que trabalham em uma determinada área ou fazem coisas semelhantes (como artistas, líderes de negócios ou grupos de apoio médico), muitas vezes indo a reuniões onde essas pessoas seriam esperadas e, em seguida, conversando eles para cima. (n.networking)

rede neural Um programa de computador projetado para funcionar de maneira semelhante ao cérebro humano. Os programas podem & ldquolearn & rdquo a partir de exemplos, assim como o cérebro.

neurônio Uma célula condutora de impulsos. Essas células são encontradas no cérebro, coluna vertebral e sistema nervoso.

neurociência Campo da ciência que lida com a estrutura ou função do cérebro e outras partes do sistema nervoso. Os pesquisadores dessa área são conhecidos como neurocientistas.

obesidade (adj. obeso) Excesso de peso extremo. A obesidade está associada a uma ampla gama de problemas de saúde, incluindo diabetes tipo 2 e hipertensão.

olfato (adj. olfativo) O sentido do olfato.

bulbo olfativo Região na parte frontal do cérebro que recebe informações dos nervos receptores do olfato no nariz (e na cavidade nasal).

nervo óptico Nervo que transporta informações, como impulsos elétricos, da retina do olho para o cérebro. O cérebro então traduz esses sinais em imagens.

percepção O estado de estar ciente de algo & mdash ou o processo de se tornar ciente de algo & mdash por meio do uso dos sentidos.

fisiologista Um cientista que estuda o ramo da biologia que trata de como os corpos de organismos saudáveis ​​funcionam em circunstâncias normais.

camarão Um grande crustáceo marinho que se assemelha a um camarão. O termo também se aplica a algumas espécies grandes de camarão.

pressão Força aplicada uniformemente sobre uma superfície, medida como força por unidade de área.

receptor (em biologia) Uma molécula em células que serve como uma estação de acoplamento para outra molécula. Essa segunda molécula pode ativar alguma atividade especial da célula.

risco A chance ou probabilidade matemática de que algo ruim possa acontecer. Por exemplo, a exposição à radiação representa um risco de câncer. Ou o perigo & mdash ou perigo & mdash em si. (Por exemplo: Entre os riscos de câncer enfrentados pelas pessoas estão a radiação e a água potável contaminada com arsênico.)

sal Um composto feito pela combinação de um ácido com uma base (em uma reação que também cria água). O oceano contém muitos sais diferentes & mdash chamados coletivamente de & ldquosea salt. & Rdquo O sal de mesa comum é feito de sódio e cloro (Cloreto de Sódio).

scanner Uma máquina que executa algum tipo de luz (que inclui desde raios X até energia infravermelha) sobre uma pessoa ou objeto para obter uma sucessão de imagens. Quando um computador reúne essas imagens, elas podem fornecer uma imagem em movimento de algo ou podem oferecer uma visão tridimensional através do alvo. Esses sistemas são freqüentemente usados ​​para ver o interior do corpo humano ou objetos sólidos sem violar sua superfície.

irmão Uma prole que compartilha os mesmos pais (com seu irmão ou irmã).

sódio Um elemento metálico macio e prateado que irá interagir de forma explosiva quando adicionado à água. É também um bloco de construção básico do sal de cozinha (uma molécula que consiste em um átomo de sódio e um átomo de cloro: NaCl). Também é encontrado no sal marinho.

sinestesia Condição cerebral em que uma pessoa conecta uma experiência sensorial a um símbolo não associado, como uma letra ou número. Pessoas que têm essa característica são conhecidas como sinestetas.

gosto Uma das propriedades básicas que o corpo usa para sentir seu ambiente, especialmente alimentos, usando receptores (papilas gustativas) na língua (e alguns outros órgãos).

transmite (N. transmissão) Para enviar ou repassar.

córtex visual Uma parte do córtex cerebral (o tecido nervoso externo que cobre a parte frontal do cérebro) que recebe informações visuais do olho que serão transformadas em imagens.

Citações

Diário: J. A. Mennella e N.K. Bobowski. Método de rastreamento psicofísico para medir as preferências gustativas em crianças e adultos. Journal of Visualized Experiments, Edição 113, julho de 2016, p. e54163. doi: 10.3791 / 54163.

Diário: L. Huang et al. Uma influência genética comum nas classificações de intensidade humana de açúcar e adoçantes de alta potência. Pesquisa de gêmeos e genética humana. Vol. 18, agosto de 2015, p. 361. doi: 10.1017 / thg.2015.42.

Diário: X. Sun et al. A resposta basolateral da amígdala a estímulos alimentares na ausência de fome está associada à suscetibilidade ao ganho de peso. The Journal of Neuroscience. Vol. 35, 20 de maio de 2015, p. 7964. doi: 10.1523 / jneurosci.3884-14.2015.

Diário: T. McClintock et al. Identificação in vivo de receptores de odor de camundongo responsivos a eugenol e muscona. The Journal of Neuroscience. Vol. 34, 19 de novembro de 2014, p. 15669. doi: 10.1523 / jneurosci.3625-14.2014.

Diário: A. K. Ventura e J. A. Mennella. Preferências inatas e aprendidas de sabor doce durante a infância. Opinião Atual em Nutrição Clínica e Cuidados Metabólicos. Vol. 14, julho de 2011, p. 379. doi: 10.1097 / MCO.0b013e328346df65.

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Conclusões

Os conceitos de higiene evoluíram muito nos últimos séculos, influenciados por normas culturais de limpeza, dados empíricos e o advento da teoria microbiana das doenças. Através da aceitação generalizada da teoria dos germes, o equívoco comum de que "todos os micróbios são germes" passou a influenciar a concepção moderna de higiene, de modo que se tornou quase sinônimo de esterilização. O histórico de regulamentação da higiene em ambientes relacionados à saúde geralmente reflete esse uso. A ecologia microbiana moderna usando técnicas sensíveis e independentes de cultivo fornece um vislumbre da complexidade das comunidades microbianas dentro, sobre e ao redor de nós, bem como uma crescente valorização dos serviços ecossistêmicos fornecidos por essas comunidades microbianas.

O uso de tal definição altera a maneira como abordamos a pesquisa sobre higiene e sugere novos caminhos. Estudos de disbioses cutâneas [56, 61, 98] estão começando a demonstrar que a consideração da identidade da espécie e do contexto ecológico é necessária para compreender a progressão da doença e conceber tratamentos eficazes em alguns casos. A consideração do contexto ecológico microbiano no que se refere à prática higiênica pode melhorar a compreensão e o tratamento de muitas doenças de pele, incluindo dermatite atópica, psoríase e acne. Já, métodos semelhantes ao transplante de micróbio intestinal usados ​​para combater com sucesso Clostridium difficile infecção estão agora sob consideração para doenças de pele comuns [53].

Poucos estudos de higiene das mãos examinam os resultados de saúde, como transmissão de doenças ou desenvolvimento de sintomas, como uma variável dependente [19]. Quase todos os estudos de higiene das mãos utilizam a redução em massa na carga bacteriana como um substituto para a transmissão reduzida de organismos patogênicos [2, 24]. No entanto, devido à complexa ecologia microbiana da pele [55] e aos efeitos potencialmente diferenciais de tais distúrbios em diferentes espécies microbianas [72], é provável que tal proxy não seja amplamente apropriado: é necessário conhecer as identidades e papéis ecológicos dos organismos afetados. Novos métodos - incluindo aqueles que permitem a atribuição de grupos funcionais a classes de micróbios com base em pesquisas de código de barras de DNA de alto rendimento e independentes de cultivo, quantificação das porções metabolicamente ativas de comunidades microbianas e métodos de determinação microbiana viva / morta e alto rendimento, total - sequenciamento metagenômico do genoma, que permite a quantificação e atribuição do verdadeiro potencial funcional - nos ajudará a compreender os efeitos ecológicos das práticas de higiene das mãos. A quantificação explícita dos efeitos de várias práticas higiênicas em métricas de saúde nos permitirá entender a complexa interação entre a dinâmica da comunidade microbiana, práticas higiênicas e resultados de saúde e, esperançosamente, fornecer dados significativos para apoiar recomendações e regulamentações futuras para práticas de higiene.


Células encontram suas próprias soluções

Os experimentos descritos no artigo publicado hoje foram notavelmente simples. A mesma equipe de pesquisadores, junto com Emma Lederer, do laboratório de Levin, removeu células de embriões de rã em desenvolvimento que já haviam se especializado em células epiteliais e os deixou se desenvolverem em clusters por conta própria sem o resto do embrião, que normalmente fornece os sinais de que células-guia para se tornarem o tipo “certo” no lugar “certo”.

O que as células fizeram primeiro não foi notável: elas se reuniram em uma bola, composta de dezenas de células ou algumas centenas. Esse tipo de comportamento já era bem conhecido e reflete a tendência das células da pele de tornar sua área de superfície o menor possível após o dano ao tecido, o que ajuda a cicatrizar as feridas.

Então as coisas ficaram estranhas. A pele da rã é geralmente coberta por uma camada protetora de muco que a mantém úmida para garantir que o muco cubra a pele por igual. As células da pele têm pequenas protuberâncias semelhantes a cabelos chamadas cílios, que podem se mover e bater. Também os temos no revestimento de nossos pulmões e trato respiratório, onde seu movimento pulsante ajuda a varrer a sujeira do muco.

Esta imagem de alta ampliação de xenobôs revela os cílios que crescem em sua superfície e os permitem nadar no "remo" coordenado. Os cílios das células epiteliais das rãs normalmente têm uma finalidade muito diferente.

Mas os aglomerados de células da pele da rã rapidamente começaram a usar seus cílios para um propósito diferente: nadar batendo em ondas coordenadas. Uma linha média se formou no aglomerado, “e as células de uma fileira lateral à esquerda e as do outro lado fileira à direita, e essa coisa decola. Começa a aumentar o zoom ”, disse Levin

Como o xenobot decide onde traçar a linha média? E o que até "diz" que fazer isso seria útil? Isso ainda não está claro.

Mas essas entidades não apenas se movem, elas parecem responsivas ao seu ambiente. “Às vezes eles vão direto, às vezes em círculos”, disse Levin. “Se houver uma partícula na água, eles a circularão. Eles farão labirintos - eles podem fazer curvas sem esbarrar em nada. ”

Ele acrescentou: “Tenho certeza de que eles fazem muitas coisas que ainda nem reconhecemos”.

Quatro dos xenobôs que se formaram espontaneamente a partir de fragmentos de tecido embrionário de rã nos experimentos recém-publicados.

Jablonka acha que a maioria dos biólogos do desenvolvimento animal não ficará surpresa com o resultado de experimentos como esse - mas se culpará por não ter procurado por ele. “Eles provavelmente diriam: 'Sim, claro! Por que não fizemos esse experimento simples antes? '”, Disse ela. Solé suspeita que outros podem ter acidentalmente tropeçado em observações semelhantes, mas "pensei que era um erro, ou simplesmente impossível."

Ou pode simplesmente ter sido esquecido - porque a maioria das pesquisas de desenvolvimento visa apenas revelar como organismos inteiros ou partes deles crescem em condições normais ou moderadamente manipuladas, disse Jablonka. Mas o trabalho de Levin tem um novo objetivo, ela diz: “Construir uma criatura autônoma que não tem nada a ver com a forma específica do organismo [original].”

Os xenobots normalmente vivem cerca de uma semana, subsistindo dos nutrientes transmitidos pelo óvulo fertilizado de onde vieram. Mas em casos raros, ao "alimentá-los" com os nutrientes certos, a equipe de Levin foi capaz de manter os xenobots ativos por mais de 90 dias. Os que vivem mais não permanecem os mesmos, mas começam a mudar, como se estivessem em um novo caminho de desenvolvimento - destino desconhecido. Nenhuma de suas encarnações se parece em nada com um sapo que cresce de um embrião a um girino.


Vesículas e vacúolos

e são sacos ligados à membrana que funcionam no armazenamento e transporte. Além do fato de que os vacúolos são um pouco maiores do que as vesículas, há uma distinção muito sutil entre eles: as membranas das vesículas podem se fundir com a membrana plasmática ou com outros sistemas de membrana dentro da célula. Além disso, alguns agentes, como enzimas dentro dos vacúolos das plantas, decompõem macromoléculas. A membrana de um vacúolo não se funde com as membranas de outros componentes celulares.

Células animais versus células vegetais

Neste ponto, você sabe que cada célula eucariótica possui uma membrana plasmática, citoplasma, um núcleo, ribossomos, mitocôndrias, peroxissomos e, em alguns, vacúolos. Existem algumas diferenças marcantes entre células animais e vegetais dignas de nota. Aqui está uma breve lista de diferenças com as quais queremos que você se familiarize e uma descrição ligeiramente expandida abaixo:

  1. Enquanto todas as células eucarióticas usam microtúbulos e proteínas motoras, os mecanismos baseados para segregar cromossomos durante a divisão celular, as estruturas usadas para organizar esses microtúbulos diferem em plantas versus células animais e de levedura. Células de animais e leveduras organizam e ancoram seus microtúbulos em estruturas chamadas centros organizadores de microtúbulos (MTOCs). Essas estruturas são compostas de estruturas chamadas centríolos que são compostas principalmente de alfa-tubulina, beta-tubulina e outras proteínas. Dois centríolos se organizam em uma estrutura chamada centrossoma. Em contraste, nas plantas, embora os microtúbulos também se organizem em feixes discretos, não existem estruturas conspícuas semelhantes aos MTOCs observados em células de animais e de levedura. Em vez disso, dependendo do organismo, parece que pode haver vários lugares onde esses feixes de microtúbulos podem nuclear a partir de locais chamados centros organizadores de microtúbulos acentriolares (sem centríolo). Um terceiro tipo de tubulina, a gama-tubulina, parece estar envolvido, mas nosso conhecimento dos mecanismos precisos usados ​​pelas plantas para organizar os fusos dos microtúbulos ainda é irregular.
  2. As células animais normalmente possuem organelas chamadas lisossomas, responsáveis ​​pela degradação das biomoléculas. Algumas células vegetais contêm organelas degradativas funcionalmente semelhantes, mas há um debate sobre como elas deveriam ser nomeadas. Alguns biólogos vegetais chamam essas organelas de lisossomas, enquanto outros as agrupam na categoria geral de plastídios e não lhes dão um nome específico.
  3. As células vegetais têm uma parede celular, cloroplastos e outros plastídeos especializados e um grande vacúolo central, enquanto as células animais não.

O centrossoma

O é um centro organizador de microtúbulos localizado próximo aos núcleos das células animais. Ele contém um par de centríolos, duas estruturas perpendiculares uma à outra (veja a figura abaixo). Cada centríolo é um cilindro de nove trigêmeos de microtúbulos.

Figura 8. O centrossoma consiste em dois centríolos que formam ângulos retos um com o outro. Cada centríolo é um cilindro composto de nove tripletos de microtúbulos. Proteínas não tubulinas (indicadas pelas linhas verdes) mantêm os tripletos de microtúbulos unidos.

O centrossoma (a organela onde todos os microtúbulos se originam no animal e na levedura) se replica antes de uma célula se dividir, e os centríolos parecem ter algum papel em puxar os cromossomos duplicados para extremidades opostas da célula em divisão. No entanto, a função exata dos centríolos na divisão celular permanece obscura, já que as células que tiveram seu centrossoma removido ainda podem se dividir, e as células vegetais, que não têm centrossomas, são capazes de se dividir.

Lisossomos

As células animais possuem outro conjunto de organelas não encontradas nas células vegetais: os lisossomas. Coloquialmente, às vezes são chamados de cell & rsquos & ldquogarbage elimin & rdquo. As enzimas dentro dos lisossomos auxiliam na quebra de proteínas, polissacarídeos, lipídios, ácidos nucléicos e até mesmo organelas "gastas". Essas enzimas são ativas em um pH muito mais baixo do que o do citoplasma. Portanto, o pH dentro dos lisossomos é mais ácido do que o pH do citoplasma. Nas células vegetais, muitos dos mesmos processos digestivos ocorrem nos vacúolos.

A parede celular

Se você examinar o diagrama acima, representando células vegetais e animais, verá no diagrama de uma célula vegetal uma estrutura externa à membrana plasmática chamada de parede celular. A parede celular é uma cobertura rígida que protege a célula, fornece suporte estrutural e dá forma à célula. As células fúngicas e do protistão também possuem paredes celulares. Enquanto o principal componente das paredes celulares bacterianas é o peptidoglicano, a principal molécula orgânica na parede celular vegetal é a celulose (veja a estrutura abaixo), um polissacarídeo feito de subunidades de glicose.

Figura 9. A celulose é uma longa cadeia de moléculas de beta-glicose conectadas por uma ligação 1-4. As linhas tracejadas em cada extremidade da figura indicam uma série de muitas outras unidades de glicose. O tamanho da página torna impossível retratar uma molécula inteira de celulose.

Cloroplastos

são organelas de células vegetais que realizam a fotossíntese. Como as mitocôndrias, os cloroplastos têm seu próprio DNA e ribossomos, mas os cloroplastos têm uma função totalmente diferente.

Como as mitocôndrias, os cloroplastos têm membranas externa e interna, mas dentro do espaço delimitado por uma membrana interna de cloroplasto está um conjunto de sacos de membrana preenchidos com fluido, interconectados e empilhados, chamados tilacóides (figura abaixo). Cada pilha de tilacóides é chamada de granum (plural = grana). O fluido envolvido pela membrana interna que envolve o grana é chamado de estroma.

Figura 10. O cloroplasto tem uma membrana externa, uma membrana interna e estruturas de membrana chamadas tilacóides que são empilhadas em grana. O espaço dentro das membranas tilacóides é denominado espaço tilacóide. As reações de coleta de luz ocorrem nas membranas tilacóides, e a síntese de açúcar ocorre no fluido dentro da membrana interna, que é chamado de estroma. Os cloroplastos também têm seu próprio genoma, que está contido em um único cromossomo circular.

Os cloroplastos contêm um pigmento verde chamado, que captura a energia da luz que impulsiona as reações da fotossíntese. Como as células vegetais, os protistas fotossintéticos também possuem cloroplastos. Algumas bactérias realizam a fotossíntese, mas sua clorofila não é relegada a uma organela.

Conexão de evolução: Endossimbiose

Mencionamos que tanto as mitocôndrias quanto os cloroplastos contêm DNA e ribossomos. Você já se perguntou por quê? Fortes evidências apontam para a endossimbiose como explicação.

A simbiose é uma relação na qual organismos de duas espécies diferentes dependem um do outro para sua sobrevivência. A endossimbiose (endo- = & ldquowithin & rdquo) é uma relação mutuamente benéfica em que um organismo vive dentro do outro. As relações endossimbióticas são abundantes na natureza. Por exemplo, alguns micróbios que vivem em nossas vias digestivas produzem vitamina K. Diz-se que a relação entre esses micróbios e nós (seus hospedeiros) é mutuamente benéfica ou simbiótica. O relacionamento é benéfico para nós porque não somos capazes de sintetizar a vitamina K, mas os micróbios fazem isso por nós. A relação também é benéfica para os micróbios, porque eles recebem alimentos abundantes do ambiente do intestino grosso e estão protegidos de outros organismos e do ressecamento.

Os cientistas notaram há muito tempo que bactérias, mitocôndrias e cloroplastos são semelhantes em tamanho. Também sabemos que as bactérias têm DNA e ribossomos, assim como as mitocôndrias e os cloroplastos. Os cientistas acreditam que as células do hospedeiro e as bactérias formaram uma relação endossimbiótica quando as células do hospedeiro ingeriram bactérias aeróbias e autotróficas (cianobactérias), mas não as destruíram.Ao longo de muitos milhões de anos de evolução, essas bactérias ingeridas tornaram-se mais especializadas em suas funções, com as bactérias aeróbias se transformando em mitocôndrias e as autotróficas em cloroplastos. Haverá mais informações sobre isso posteriormente na leitura.

O vacúolo central

Anteriormente, mencionamos vacúolos como componentes essenciais das células vegetais. Se você olhar a figura do cartoon da célula vegetal, verá que ela representa um grande vacúolo central que ocupa a maior parte da área da célula. O desempenha um papel fundamental na regulação da concentração celular de água em mudanças nas condições ambientais.

Fatoide vacúolo bobo: Você já percebeu que se você se esquece de regar uma planta por alguns dias, ela murcha? Isso porque, conforme a concentração de água no solo se torna menor do que a concentração de água na planta, a água sai dos vacúolos centrais e do citoplasma. À medida que o vacúolo central encolhe, ele deixa a parede celular sem suporte. Essa perda de suporte às paredes celulares das células vegetais resulta na aparência murcha da planta.

O vacúolo central também suporta a expansão da célula. Quando o vacúolo central retém mais água, a célula fica maior sem ter que investir muita energia na síntese de novo citoplasma.


Parede celular de bactérias gram-positivas

A parede celular das bactérias Gram positivas é composta por grandes quantidades de peptidoglicano. Aqui, a reticulação dos tetrapeptídeos com uma ponte interligada de peptídeos produz uma parede celular forte. Além do peptidoglicano, a parede celular das bactérias Gram-positivas também contém um glicopolímero conhecido como ácido teicóico.

Algumas funções deste glicopolímero na parede celular incluem:

  • Geração de carga negativa necessária para desenvolver força motriz de prótons
  • Aumente a rigidez da parede
  • Suporte para divisão celular
  • Proteja a célula de condições ambientais extremas

Forjando o futuro da ciência espacial: os próximos 50 anos (2010)

Departamento de Ciências Astrofísicas

Uma característica das investigações científicas empreendidas para o Ano Geofísico Internacional (IGY) em 1957 e 1958 foi a ênfase em medições globais. Estudos da ionosfera da Terra e rsquos, por exemplo, são essenciais para a teoria da comunicação de rádio de ondas curtas e exigem dados de todo o globo. Estudos internacionais coordenados certamente são anteriores ao IGY, mas o uso de coleta de dados globalizados para apoiar melhorias em uma tecnologia de comunicações de abrangência mundial foi um prenúncio da atual & rsquos & ldquoglobalization & rdquo termo que agora, 50 anos depois, é quase um clichê.

Mas o IGY exigia um contexto ainda maior. Os estudos da atmosfera superior também precisavam de uma compreensão da interação da Terra com o sol. Para entender a Terra, é necessário colocá-la em seu contexto de sistema solar. Nesse sentido, o IGY também pode ser visto como um prenúncio do que hoje é chamado de & ldquoastrobiologia. & Rdquo Escrevendo em 1974, logo após o pouso na Lua, Carl Sagan afirmou que poderíamos, pela primeira vez, tentar compreender a vida na Terra em seus contexto cósmico. A viagem espacial revelou que isso não era apenas uma metáfora, mas literalmente verdade: nós só poderíamos esperar entender a origem e evolução da vida na Terra colocando a Terra no contexto de seu sistema solar e ambientes galácticos. Além disso, nossa compreensão das perspectivas de vida em outros lugares é, por sua vez, fortemente moldada por nosso conhecimento em expansão da vida na Terra.

A VIDA QUE CONHECEMOS

Uma discussão sobre a vida em outros lugares, portanto, começa naturalmente com uma revisão de alguns aspectos-chave da biosfera aqui na Terra. Na superfície da Terra, há algo como mil trilhões de quilos de carbono aprisionado nas coisas vivas que vemos facilmente a olho nu - plantas, animais e fungos. A maior parte dessa & ldquobiomass & rdquo está nas árvores. Mas nas últimas duas décadas, nós também aprendemos que parece haver uma biomassa semelhante de organismos microscópicos vivendo nos oceanos, e outra biomassa comparável & mdashthis aprendida de projetos de perfuração da Terra profunda & mdashof organismos microscópicos que vivem no subsolo, até profundidades de pelo menos vários quilômetros. Parece que pelo menos uma pequena fração desta biosfera subterrânea é independente das condições da superfície - isto é, existem microrganismos vivendo no subsolo hoje que provavelmente continuariam a prosperar mesmo se o Sol se apagasse e a fotossíntese desligasse amanhã. Isso não é verdade para grande parte da vida subsuperficial, grande parte da qual depende direta ou indiretamente da energia colhida da luz solar na superfície da Terra & mdashe.g., Porque depende das moléculas orgânicas produzidas pela fotossíntese, ou depende das moléculas oxidadas resultantes do oxigênio liberado pela fotossíntese. Mas parece que alguns microorganismos & mdashs como aqueles que ganham a vida combinando hidrogênio (produzido a partir de rochas de intemperismo da água subterrânea) com dióxido de carbono dissolvido & mdash podem realmente representar ecossistemas que são independentes da superfície. Enquanto a água líquida persistir no interior da Terra e isso será o caso, desde que haja aquecimento geotérmico interno suficiente para sustentar alguma camada nas rochas da Terra onde existe água líquida, parece provável que haverá uma biosfera subterrânea.

A elucidação da biosfera subterrânea da Terra e rsquos muda a maneira como pensamos sobre as perspectivas de vida

em outro lugar. Se biosferas profundas são possíveis, mesmo em face das duras condições da superfície, então as perspectivas de vida subterrânea em Marte, Europa ou em outro lugar parecem maiores. Mas devemos lembrar que os requisitos para habitabilidade não são necessariamente os mesmos que os requisitos para a origem da vida. Em Marte, é pelo menos possível que a vida se originou na superfície, onde poderia tirar proveito da tremenda energia disponível do Sol, e então migrou para a subsuperfície quando a superfície se tornou um deserto seco por congelamento. No caso da lua Europa de Júpiter e Rsquos, que provavelmente abriga um oceano subterrâneo de água líquida, parece improvável que houvesse condições de superfície hospitaleiras por mais do que um momento fugaz, se tanto, no início da história do sistema solar. Para que houvesse vida no oceano Europa, ela provavelmente teria se originado na subsuperfície. Não entendemos a origem da vida bem o suficiente para avaliar a plausibilidade desse cenário.

Em ambos os casos, & mdashMars e Europa & mdashlife parece pelo menos possível devido à probabilidade da presença de água líquida subterrânea. É justo perguntar: a vida deve depender da água em estado líquido? Quantas das características aparentemente universais da vida na Terra são requisitos para a vida em todos os lugares? A vida na Terra é baseada no carbono. Este é um requisito geral ou simplesmente uma das muitas alternativas possíveis?

Claro, não podemos responder a essa pergunta com confiança até que saibamos mais e tenhamos explorado mais a fundo. Mas já estamos obtendo algumas dicas para a resposta. Considere alternativas para o carbono. A especulação freqüentemente se concentra na vida baseada no silício como uma alternativa à vida baseada no carbono que conhecemos. A razão teórica para isso pode ser vista dando uma olhada na tabela periódica de elementos que o silício fica diretamente abaixo do carbono nesta tabela, que é uma forma abreviada de dizer que suas propriedades químicas são semelhantes. Visto que o silício, assim como o carbono, também é um elemento abundante no universo, pode parecer uma boa alternativa. Mas, na verdade, a química do silício e do carbono é mais limitada, exceto sob condições extraordinárias de laboratório, os átomos de silício não formarão ligações duplas com eles mesmos, como os átomos de carbono, então a química do silício é substancialmente mais restrita do que a química do carbono. Isso é consequência do fato de que os átomos de silício são simplesmente maiores do que os átomos de carbono, tornando as ligações duplas muito mais difíceis.

Além dessa cautela teórica, há uma descoberta empírica que vem de investigações de comprimento de onda de rádio do espaço entre as estrelas, o chamado meio interestelar (ISM). Sondar o ISM em radiofrequências revela que há uma rica química de carbono em toda a nossa galáxia. Até o momento, há quase uma centena de moléculas baseadas em carbono observadas no ISM. Não há nenhum conjunto comparável de moléculas baseadas em silício visto. Agora, o ISM não foi investigado principalmente para testar a hipótese de vida baseada em silício. Em vez disso, os cientistas simplesmente queriam aprender o que estava lá fora e isso era, em grande parte, ciência exploratória, não ciência de teste de hipóteses. Mas, como resultado da exploração, parece mais provável que o carbono seja a base para a vida química em outras partes do universo, caso exista. Claro, isso é no máximo uma implicação, não uma conclusão forte.

O QUE É A VIDA?

Toda a vida que conhecemos na Terra é baseada no carbono, mas ela também compartilha muitos outros pontos em comum. Seu bioquímico básico

FIGURA 5.1 O Andromeda Galaxy, M31. FONTE: Imagem de Robert Gendler. Copyright 2005 Robert Gendler, www.robgendlerastropics.com.

A istria também é a mesma: a vida na Terra armazena sua informação genética como ácido desoxirribonucléico, DNA, e usa proteínas para fazer a maior parte do metabolismo, motilidade e outras tarefas. Uma molécula intimamente relacionada ao DNA, chamada de ácido ribonucléico, ou RNA, é usada para mediar entre a informação genética no DNA e a construção de proteínas de acordo com os planos genéticos (Figura 5.2). Existem certos vírus que armazenam sua informação genética no RNA, mas para se reproduzir, esse RNA deve ser convertido em DNA dentro de uma célula hospedeira, e a maquinaria reprodutiva da proteína DNA dessa célula deve ser acionada. É possível - embora não haja até agora nenhuma boa evidência para isso - que existam organismos unicelulares na Terra que são diferentes da vida da proteína do DNA que conhecemos e que permanecem não detectados. Certamente essa vida seria invisível para as sondas de DNA. Mas, na ausência de qualquer evidência, é difícil especular muito mais ao longo dessas linhas. Até agora, a vida que conhecemos na Terra é a vida da proteína do DNA.

A vida na Terra constrói suas proteínas juntando, como vagões de carga em um trem, diferentes sequências de aminoácidos entre 20 que são codificados na sequência genética do DNA. Um pequeno número de outros aminoácidos também é usado ocasionalmente. Mas a partir de uma grande lista de aminoácidos possíveis que poderiam existir & mdashsome 70 tipos diferentes foram encontrados, por exemplo, em certos meteoritos & mdashlife na Terra usa apenas um pequeno subconjunto.

O mais impressionante é que as semelhanças do DNA podem ser usadas para construir uma & ldquo; árvorequofilogenética & rdquo & mdasha árvore das relações evolutivas & mdash para todas as formas de vida conhecidas na Terra (Figura 5.3). Essas árvores deixam claro que toda a vida conhecida na Terra está relacionada e, de fato, pode ser rastreada até um & ldquolast ancestral comum. & Rdquo A natureza exata deste último ancestral comum é debatida, mas a relação da vida na Terra não. Existe apenas uma forma de vida conhecida na Terra, com uma origem comum.

Alguns laboratórios estão chegando perto de fazer outras formas de vida (por algumas definições de & ldquolife & rdquo) além da vida da proteína do DNA e, claro, é possível que, no geral,

FIGURA 5.2 O ácido ribonucléico (RNA) faz a mediação entre o ácido desoxirribonucléico (DNA) e as proteínas.

FIGURA 5.3 A árvore filogenética da vida baseada no sequenciamento comparativo de ssrRNA. FONTE: Cortesia do Instituto de Astrobiologia da NASA.

diferentes formas de vida podem ser descobertas em outras partes do sistema solar ou além. Pode-se imaginar que seria conveniente ter uma definição geral do que é a vida, à parte de quaisquer detalhes particulares da vida na Terra. Pelo menos desde Aristóteles, tem havido esforços para definir o que é a vida ou fornecer listas de suas características essenciais. Muitas definições foram propostas. Sua única característica comum é que todos eles falham.

Por exemplo, houve definições metabólicas, que tentam definir a vida como algo que absorve energia, a usa para realizar um trabalho e depois excreta resíduos. Mas o fogo & mdash, que a maioria não gostaria de chamar de & ldquoalive & rdquo & mdashalso parece fazer essas coisas. Na verdade, a reação química que alimenta o fogo é essencialmente a mesma que usamos. Termodinâmico definições afirmam que a vida é caracterizada pelo uso de energia para criar ordem local, mas os cristais minerais fazem o mesmo, e a maioria dos cientistas não gostaria que eles contassem os cristais como & ldquolife. & rdquo Este é um problema comum: as definições propostas incluem coisas que não parecem estar vivas ou excluem coisas que consideramos vivas. Até o popular genético ou Darwiniano as definições de vida parecem excluir certas entidades que são inequivocamente vivas, mas que não são capazes de evolução darwiniana.

A filósofa Carol Cleland e eu argumentamos que esse problema geral não deveria nos surpreender. Analisamos a situação atual àquela enfrentada por Leonardo da Vinci quando, cinco séculos atrás, ele lutou contra o que é & ldquowater & rdquo. Há uma página em seu Arundel Codex na qual ele lista as características contraditórias da água & mdashhe considera apenas água líquida & mdashnoting que às vezes é amarelo, às vezes verde, às vezes turvo, às vezes amargo, às vezes

doce e assim por diante. É muito difícil para Leonardo dizer qual é a natureza fundamental da água. Em retrospecto, isso não deve nos surpreender. Leonardo estava tentando entender & ldquowater & rdquo antes que houvesse qualquer teoria sobre átomos e moléculas. Uma vez que tal teoria exista, é fácil dizer o que a água é & mdashwater é H2O & mdashfull stop, fim da história. Essa clareza não vem de uma & ldquodefinição & rdquo de água, mas sim de uma declaração de identidade teórica. No contexto da teoria molecular, a água pode ser identificada com precisão e não há ambigüidade. Água é H2O, e isso nos diz o que queremos dizer, mesmo se houver impurezas que tornem uma solução líquida doce ou verde, e mesmo se a água estiver congelada como um sólido ou fervida em vapor. Mas essa precisão só é possível no contexto de uma teoria apropriada.

Mas, atualmente, não temos nada análogo à teoria molecular em nossos esforços para compreender a vida. Nem mesmo sabemos se tal teoria geral da vida é possível. Na sua ausência, é difícil ver como um definição da vida irá responder a quaisquer questões científicas para nós. As definições não respondem a questões científicas sobre o mundo. Por outro lado, pode ser impossível conceber uma teoria geral sem a perspectiva que virá da descoberta de outras formas de vida - se outras formas, de fato, existissem, e deveríamos ser capazes de reconhecê-las.

O ESTUDO DA VIDA NO UNIVERSO

O estudo da vida além do que conhecemos na Terra recebeu o famoso nome de & ldquoexobiologia & rdquo em um artigo inovador publicado em Ciência em 1960, intitulado & ldquoExobiology: Approaches to Life Beyond Earth & rdquo, escrito pelo biólogo vencedor do prêmio Nobel Joshua Lederberg. Em 1964, outro biólogo, George Gaylord Simpson, publicou algo como um artigo de resposta em Ciência intitulado & ldquoA não prevalência dos humanóides & rdquo, no qual ele notoriamente desprezou a exobiologia como uma ciência cujo objeto de estudo pode não existir. Isso é retoricamente poderoso à primeira vista, mas na verdade intrigante do ponto de vista de um astrofísico: na verdade, muitos trabalhos de ponta em astrofísica, física e mesmo em campos como a ciência dos materiais dizem respeito a entidades ou fenômenos que podem não existir. O bóson de Higgs, dimensões superiores do espaço-tempo, supercondutores à temperatura ambiente e mdashall podem acabar não existindo. É uma visão estranha da ciência que isso signifique que sua investigação seja de alguma forma risível.

Desde o artigo de referência de Lederberg & rsquos, outras palavras destinadas a abranger o campo foram propostas. & ldquoCosmobiologia & rdquo & mdash a biologia do cosmos & mdash é uma que particularmente me atrai, mas raramente é usada. & ldquoBioastronomia & rdquo também é usado, mas o termo mais prevalente agora nos Estados Unidos é & ldquoastrobiologia & rdquo, definido para significar o estudo da vida no universo. Com esta definição, não há divisão artificial & mdas e cientificamente imprudente & mdashdivisão entre o estudo da vida na Terra e o estudo da possível vida em outros lugares.

ASTROBIOLOGIA NO SISTEMA SOLAR

O último meio século de exploração do sistema solar reforçou a lição de que nenhuma divisão arbitrária deve ser colocada entre a vida na Terra e a astrobiologia. Considere o que foi aprendido sobre a Terra e a Lua. Pode ser verdade que os principais impulsionadores da exploração lunar foram políticos e não científicos, mas a recompensa científica das amostras lunares retornou à Terra - principalmente pelo Apollo missões, mas também por robôs soviéticos Luna missões e mdash tem sido enorme. Muito do que agora entendemos sobre a história do início do sistema solar e, portanto, a história do início da Terra, começa com as missões lunares. Isso ocorre porque a superfície da Terra é jovem, embora a Terra não seja. A Terra tem 4,6 bilhões de anos,

FIGURA 5.4 A lua. FONTE: Cortesia de P.-M. Heden de Vallentuna, Suécia.

mas quase não há mais rochas em sua superfície & mdashd devido à destruição por placas tectônicas e erosão & mdashto contar a história das primeiras condições em nosso próprio planeta. Ainda assim, as antigas rochas sedimentares que temos sugerem que a vida foi estabelecida muito cedo, provavelmente por volta de 3,5 bilhões de anos atrás, e possivelmente por volta de 3,8 bilhões de anos atrás. A Lua, no entanto, morreu geologicamente bilhões de anos atrás, então preserva muito de seu registro dessas primeiras datas. Esta história, construída sobre a datação de amostras lunares correlacionadas com contagens de crateras na superfície lunar, revela que a Lua já foi sujeita a um intenso bombardeio de cometas e asteróides e bombardeio de mdasha exponencialmente maior antes de 3,8 bilhões de anos atrás do que é o caso hoje. A comparação do registro de crateras lunares com o de Mercúrio e do antigo Marte sugere que todo o sistema solar interno foi sujeito a este mesmo bombardeio. Portanto, a origem da vida na Terra deve ter ocorrido em meio a esse bombardeio, com implicações importantes tanto para a destruição quanto para a liberação de moléculas portadoras de carbono (chamadas orgânicas), usadas para a origem da vida. Para aprender isso sobre as condições da vida inicial na Terra, tivemos que visitar a Lua e os planetas.

Lançando nossa visão mais longe do Sol, o planeta Marte é um dos locais mais intrigantes possíveis para a vida antiga ou mesmo existente no sistema solar. Entre esses locais, também é mais facilmente acessível da Terra, com viagens de espaçonaves que são menos de um ano. Os voos, orbitadores, sondas e rovers de espaçonaves deixaram claro que o antigo Marte já teve água líquida abundante em sua superfície, e há fortes evidências de que, em locais específicos em momentos específicos hoje ou em um passado geologicamente muito recente, a água líquida ainda atinge e fluxos na superfície (Figura 5.5). A própria superfície é agora um deserto liofilizado onde a água líquida deve congelar ou evaporar. Mas, dado o que aprendemos sobre a biosfera profunda da Terra, a possibilidade de que a vida em Marte exista em ambientes de água líquida subterrânea & ambientes mdash que podem ocasionalmente atingir a superfície & mdash deve ser levada a sério.Por causa de sua proximidade, Marte e a Terra podem trocar meteoritos que são criados como material ejetado de grandes impactos, e não está fora de questão que qualquer planeta que originou a vida poderia ter inoculado o outro. Apenas descobrir e examinar uma possível vida marciana poderia responder a essa pergunta com certeza.

Além de Marte, em órbita ao redor do planeta Júpiter,

FIGURA 5.5 Evidência de água líquida recente em Marte e nas paredes voltadas para o sul de Nirgal Vallis. FONTE: NASA / JPL / Malin Space Science Systems. MGS MOC Release No. MOC2-240.

encontra-se a lua Europa, apenas um pouco menor em tamanho do que a Terra e a lua. Agora há fortes evidências de que Europa abriga um oceano de água líquida sob sua camada externa de gelo extremamente fria (Figura 5.6). O volume deste oceano é cerca de duas vezes o dos oceanos da Terra. No fundo do oceano Europa & rsquos, como na Terra, a água líquida está em contato com a rocha, levantando a possibilidade de importantes interações água-mineral na presença de energia hidrotérmica. Dados do magnetômetro no Galileo A espaçonave não apenas apóia a existência do oceano, mas sugere que ele é muito salgado e que o gelo sobrejacente pode ter apenas 10 quilômetros de espessura, ou mesmo mais fino. Poderia haver vida neste oceano? Estudos especulativos sugerem que as fontes de energia necessárias para sustentar a vida devem estar presentes. Mas se a origem da vida poderia ter ocorrido em um oceano que estava abaixo de quilômetros de gelo - provavelmente o corte da luz do sol - é uma questão em aberto. É muito mais difícil para a Terra e a Europa trocarem microorganismos com sucesso por meio de meteoritos do que para a Terra e Marte, então, se há vida na Europa, é provavelmente devido a uma origem separada da vida em

FIGURA 5.6 Diagrama transversal de Europa & rsquos 80 & ndash150 km de espessura H2Camada O, assumindo um núcleo de metal cercado por um manto de rocha: uma lama subterrânea intermediária também permanece uma possibilidade. FONTE: Cortesia da NASA / JPL. Disponível em http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01669.

Terra. Mas por causa do oceano de água líquida, Europa pode ser o local mais intrigante para vida extraterrestre em nosso sistema solar. Parece que as luas do tamanho de Júpiter e Mercúrio, Ganimedes e Calisto, também abrigam oceanos de água líquida mais profundos no subsolo.

Ainda mais distante do Sol, o planeta Saturno hospeda pelo menos dois mundos intrigantes. o Cassini A espaçonave revelou que o minúsculo Enceladus tem gêiseres ativos de cristais de gelo que podem se originar em um mar subterrâneo de água líquida, embora o mecanismo exato para os gêiseres e se há energia suficiente para sustentar a água líquida na subsuperfície de Enceladus & rsquo ainda precisa ser discutido de forma convincente. Mais longe de Saturno está o planeta Titã do tamanho de Mercúrio, com sua densa atmosfera de nitrogênio e metano. Há algumas evidências de que Titã também pode abrigar um oceano de água líquida abaixo da superfície. Todos esses mundos precisam de muito mais exploração e devem recebê-la ainda neste século. As missões ao sistema solar exterior demoram (o tempo de viagem até Júpiter é de 3 anos da Terra) e são caras. Mas um programa equilibrado de exploração do sistema solar, especialmente aquele que enfatiza a astrobiologia, deve explorar sistematicamente os sistemas Joviano e Saturno, bem como Marte.

PROTEÇÃO PLANETÁRIA

Uma questão importante na exploração planetária é a proteção planetária. Foi Lederberg quem, durante o IGY em 1957, escreveu ao presidente da Academia Nacional de Ciências para levantar essa questão, e a Academia trabalhou com o Conselho Internacional de Uniões Científicas para criar um grupo de estudo internacional sobre essa questão. O Tratado do Espaço Sideral, que entrou em vigor em 1967 e é mais conhecido por proibir a colocação de "armas de destruição em massa" no espaço sideral, exige que as nações que viajam pelo espaço evitem a "contaminação prejudicial" de outros corpos celestes. Em uma década, então, a preocupação pessoal de Lederberg & rsquos deu lugar a uma exigência de tratado internacional.

A preocupação tem fundamento científico. Investigações com experimentos da NASA & rsquos Long-Duration Exposure Facility (LDEF) e European Retrievable Carrier (EURECA) revelam que certos microrganismos sobrevivem 6 anos no espaço no nível de 1 por cento & mdashi.e., Um em cem Bacillus subtilis os esporos sobrevivem por tanto tempo & mdash, enquanto 25% sobrevivem um ano no espaço. Em ambos os casos, a sobrevivência requer que os organismos sejam protegidos da luz ultravioleta do Sol, mas qualquer organismo dentro de uma espaçonave estaria. Os organismos secam por congelamento ou liofilizam no vácuo frio, mas quando introduzidos na água líquida eles revivem. A maioria das espaçonaves da missão da NASA a Marte são construídas em salas limpas classe 100.000, o que significa que elas têm milhares de bactérias esporulantes viáveis ​​presentes por metro quadrado de superfície da espaçonave, e provavelmente dez ou mais vezes mais muitos outros tipos de bactérias. Uma vez que leva menos de um ano para chegar a Marte, isso significa que a espaçonave de Marte carrega uma carga biológica viável de microorganismos com eles para o Planeta Vermelho. A primeira questão é, então, se algum desses organismos poderia encontrar seu caminho da superfície marciana para nichos habitáveis ​​com água líquida na subsuperfície e, em caso afirmativo, se eles poderiam crescer nesse novo ambiente. As probabilidades são longas, mas não impossíveis. O segundo

FIGURA 5.7 Uma visão geral lateral do Long Duration Exposure Facility agarrado pelo sistema de manipulador remoto durante a recuperação STS-32. FONTE: Centro de Pesquisa Langley da NASA. Image # EL-1994-00078.

A questão é que nível de medidas adicionais para reduzir a carga biológica da espaçonave de Marte deve ser tomado durante a construção da espaçonave. Um relatório recente que presidi para o National Research Council (NRC), Prevenindo a Contaminação Frontal de Marte, analisou essas questões e concluiu que a NASA precisa entender melhor os números e tipos de microorganismos que atualmente voam em sua espaçonave e tomar medidas mais rigorosas para reduzir a carga biológica da espaçonave.

A atual interpretação internacional da exigência do Tratado do Espaço Exterior é que não se deve permitir que microorganismos transportados para outros planetas se apoderem desse mundo de uma forma que torne difícil ou impossível determinar se uma biosfera verdadeiramente alienígena pode estar presente. Ou seja, a proteção planetária, tal como se apresenta, trata na verdade de & ldquoproteger a ciência & rdquo da contaminação, não de proteger qualquer possível biosfera alienígena de um possível ataque ecológico. Nosso relatório do NRC recomendou que era hora de uma reunião internacional para reconsiderar se a proteção planetária deveria ser reinterpretada como uma questão de & ldquoproteção do planeta & rdquo e não apenas & ldquoproteção da ciência & rdquo.

QUATRO MANEIRAS DE PROCURAR VIDA

Até agora, discutimos a investigação in situ do sistema solar, na qual espaçonaves pousam em outros corpos e conduzem experimentos na superfície em busca de vida. Intimamente relacionado está o exame biológico, em laboratórios terrestres, de amostras de outros mundos. Essas amostras poderiam chegar à Terra de forma descontrolada, por meio de meteoritos que se originaram como destroços lançados de outro mundo por um grande impacto, ou de forma controlada, como amostras trazidas de volta por uma espaçonave dedicada. Mas ambos os casos envolvem investigações práticas para a presença de vida no sistema solar.

Uma terceira maneira de procurar vida é examinar a luz proveniente das atmosferas de outros mundos & mdashi.e., Espectroscopia & mdash para determinar a composição química desses mundos & rsquo atmosferas na esperança de encontrar as assinaturas químicas de outra biosfera. Isso tem sido feito para Marte e outros planetas em nosso sistema solar por décadas e acaba de se tornar possível para certos exoplanetas gigantes e planetas-mdash em órbita em torno de uma estrela diferente do nosso sol.

FIGURA 5.9 NASA e rsquos primeira missão capaz de encontrar planetas do tamanho da Terra e menores. FONTE: Cortesia da NASA.

Com a missão Kepler que será lançada nos próximos anos, devemos em breve conhecer as estatísticas da presença de planetas do tamanho da Terra ao redor de outras estrelas. [Figura 5.9] O Kepler nos permitirá determinar as órbitas desses planetas (assumindo que existam) e, portanto, suas distâncias de suas estrelas. Com o conhecimento das estrelas, saberemos qual desses mundos, se houver algum, está na faixa certa de distâncias para que oceanos de água líquida sejam possíveis em suas superfícies. Em alguns anos, passaremos de quase nenhum conhecimento sobre a existência de outros planetas semelhantes à Terra para o conhecimento de suas estatísticas e potencial habitabilidade da superfície. Este é um momento extraordinário. Os humanos especularam por milênios sobre se outros planetas como o nosso poderiam existir & mdash por exemplo, Aristóteles perguntou (e respondeu, em bases teóricas) esta questão em seu livro Nos céus. Em alguns anos, não teremos mais que especular. Não devemos permitir que a civilização humana passeie sonâmbula por essa transição notável em nosso conhecimento sobre nosso lugar no universo.

Algumas décadas mais tarde, poderemos observar esses planetas a partir de satélites dedicados no espaço e determinar a composição de suas atmosferas. A esperança é que possamos detectar alguma combinação de gases em algumas atmosferas que a química de equilíbrio parece proibir, mas que a biologia pode simplesmente gerar. Isso pode significar que existem biosferas nesses mundos.

Ou talvez não. As evidências seriam circunstanciais e, assim que tais dados fossem relatados, os cientistas deveriam, de maneira correta e conservadora, buscar explicações não biológicas. Na verdade, já vimos isso em Marte: agora está claro que a atmosfera marciana, uma atmosfera altamente oxidante inundada com luz ultravioleta que não deveria permitir a existência de orgânicos por muito tempo, contém manchas da molécula orgânica simples metano - que cerca de 10 partes por nível de bilhões. O metano deve ser produzido por fontes localizadas na superfície; está bem fora de equilíbrio com a atmosfera existente. Pode ser o produto de uma versão marciana da bactéria metanogênica que conhecemos na Terra. Mas já foram publicados artigos sugerindo explicações em termos da geoquímica marciana. A química atmosférica consistente com fontes biológicas pode fornecer indícios de vida, mas evidentemente não fornece por si só argumentos decisivos para a existência de vida.

SETI 1

Além das três técnicas de busca de vida extraterrestre até agora discutidas & mdashin situ investigações, exame de amostras entregues à Terra e sensoriamento remoto de atmosferas planetárias & mdash, há uma outra

* Esta e as três seções seguintes baseiam-se em uma discussão mais técnica em Christopher F. Chyba e Kevin P. Hand, & ldquoAstrobiology: The Study of the Living Universe & rdquo Revisão Anual de Astronomia e Astrofísica, vol. 43 (2005), pp. 31-74.

abordagem para a busca de vida que a civilização humana atualmente tem em andamento. Esta é a busca por inteligência extraterrestre (ou melhor, tecnologia), ou SETI. O SETI não precisa fazer suposições sobre a composição bioquímica ou outra composição da vida extraterrestre. Deve, por outro lado, contar com a existência de tecnologia capaz de se comunicar através de distâncias interestelares.

A pesquisa direcionada mais poderosa até agora foi o SETI Institute & rsquos Project Phoenix, que observou aproximadamente as mil estrelas semelhantes ao Sol mais próximas para transmissões de radiofrequência. Phoenix completou sua busca no radiotelescópio de Arecibo em Porto Rico, o maior receptor de rádio do mundo e, portanto, o mais sensível (Figura 5.10). As frequências de rádio são a frequência natural a ser usada para comunicações interestelares, por causa da chamada janela de micro-ondas, onde o ruído de fundo galáctico é mais baixo. Para cada estrela-alvo, o Projeto Phoenix examinou bilhões de frequências. Os algoritmos presumiam que a frequência seria derivada, como uma transmissão real certamente ocorreria devido ao movimento da fonte da transmissão em relação à Terra. Para ser uma detecção confiável, qualquer sinal recebido teve que resistir a vários testes, incluindo uma verificação contra todos os sinais de confusão conhecidos (por exemplo, de satélites em órbita terrestre ou sondas interplanetárias), um requisito de que a frequência seja tão bem definida (ou seja, que a largura de banda seja estreita) como possível apenas artificialmente, e uma demonstração de que a fonte foi detectada não apenas em Arecibo, mas também em um radiotelescópio de acompanhamento na Grã-Bretanha. Nenhuma fonte jamais passou por todos esses filtros.

Às vezes é dito que a humanidade procurou e procurou e procurou por transmissões de rádio extraterrestres sem encontrar nenhuma, então deve ser que estamos sozinhos. Superficialmente, isso pode parecer resultar do fato de que buscas de rádio SETI têm sido realizadas desde que a primeira busca foi conduzida por Frank Drake quase 50 anos atrás. Mas, na verdade, mesmo o Projeto Phoenix apenas arranhou a superfície. As quase 1.000 estrelas pesquisadas representam apenas um décimo milionésimo das estrelas em nossa galáxia. O SETI Institute e a University of California estão agora construindo o Allen Telescope Array (ATA) no norte da Califórnia usando quase que inteiramente fundos privados (Figura 5.11). Esta matriz irá

FIGURA 5.10 A antena parabólica de 305 metros em Arecibo, Porto Rico, é o radiotelescópio mais sensível do mundo. Ele foi usado pelos Projetos Phoenix e SERENDIP, e atualmente alimenta grandes volumes de dados para o SETI @ home. FONTE: Observatório NAIC Arecibo, uma instalação da National Science Foundation.

FIGURA 5.11 Renderização artística do ATA-350 concluído. FONTE: Cortesia de Isaac Gary.

realizar buscas SETI o dia todo, todos os dias (ao invés das poucas semanas por ano que eram possíveis em Arecibo), usando a tecnologia mais recente. Depois de concluído, o ATA deve examinar cerca de um milhão de estrelas em uma década de observação. Mas mesmo isso representará apenas um centésimo milésimo das estrelas em nossa galáxia. Se civilizações técnicas emitindo sinais através de distâncias interestelares são mais raras do que uma em cada cem mil estrelas, mesmo o ATA não terá sucesso tão cedo. Mas, na ausência de qualquer teoria madura sobre a prevalência da vida inteligente e da tecnologia, a busca é o melhor que podemos fazer.

No entanto, foram apresentados argumentos sobre a probabilidade de inteligência extraterrestre. Talvez o mais comum e intuitivo seja o simples comentário de que com tantas estrelas & mdash, centenas de bilhões somente em nossa galáxia & mdashit simplesmente não podemos ser que nós somos a única civilização. Diante disso, essa afirmação também parece consistente com o princípio de Copérnico, a ideia de que a Terra não tem um status único no universo. Mas, na verdade, essa linha de raciocínio não se sustenta. A razão é que não sabemos a probabilidade da origem da vida, e depois da inteligência e da tecnologia, em um mundo semelhante à Terra. Se essa probabilidade fosse extremamente pequena - digamos, menos de um em cem bilhões - a Terra poderia ser o único planeta na galáxia abrigando uma civilização inteligente. Ainda poderia haver cem milhões de outros mundos semelhantes à Terra, mas apenas um teria acertado o jackpot. Seria como lançar seis dados idênticos e ter apenas um resultado com seis. Não há nada de especial naquele dado em particular que qualquer um deles poderia ter obtido um seis, mas estatisticamente a maioria deles não o faria. O princípio de Copérnico não é violado, mas a Terra ainda pode ser única.

A equação de Drake resume essa maneira de encarar o problema. Frank Drake escreveu sua equação como uma agenda de reunião para um workshop sobre SETI em 1961. A equação de Drake diz: N = R*fpnefeufeufcL, onde N é o número de civilizações tecnicamente comunicativas em nossa galáxia, R* é a taxa de formação de estrelas da galáxia e rsquos, fp é a fração daquelas estrelas em torno das quais os planetas se formam, ne é o número de planetas em tais sistemas adequados para a origem da vida, feu é a fração daqueles planetas em que a vida se origina, feu é a fração daqueles em que a vida desenvolve inteligência, fc é a fração daquelas espécies inteligentes que se tornam comunicativas em distâncias interestelares, e L é o tempo de vida médio de uma civilização comunicativa.

Obviamente, essa equação não é análoga, digamos, à equação da lei dos gases ideais. A lei dos gases ideais apresenta a hipótese de uma relação entre a pressão, o volume e a temperatura dos gases no laboratório, portanto, está sujeita a um teste empírico. A equação de Drake não apresenta esse tipo de hipótese testável. Pelo contrário, é

um tipo de & ldquoFermi problem & rdquo & rdquo um exemplo do tipo de pensamento imprevisível que ficou famoso por Enrico Fermi em seus exames de graduação, ao fazer perguntas como & ldquoQuantos afinadores de piano existem na cidade de Chicago? & rdquo No início De relance, ou você sabe a resposta a esta pergunta ou não, e se não souber, não há maneira fácil de descobrir. Mas, na verdade, dividindo o cálculo em um produto de números que podem ser estimados (como a população de Chicago, o número de pessoas por família, a fração de famílias que possuem pianos, a frequência com que os pianos precisam ser afinados e assim por diante) pode-se fazer uma estimativa razoável da resposta correta.

Mas isso não pode ser feito com a equação de Drake. Enquanto os três fatores R*, fp, e ne podem ser atribuídas estimativas confiáveis ​​com base no que já sabemos, os fatores restantes só podem ser adivinhados. L, em particular, nos leva ao reino da sociologia extraterrestre e da ciência política, que permanecem campos menos desenvolvidos. Em sua extremidade superior, podemos imaginar que L poderia ser tão longo quanto a idade da galáxia,

10 10 anos. Em sua extremidade inferior, poderia ser tão curto quanto o intervalo entre, digamos, a invenção do rádio e a produção em massa de armas termonucleares com base em nossa experiência, esse intervalo poderia ser tão curto quanto décadas. O valor médio de L na galáxia pode muito bem estar em qualquer lugar neste intervalo, embora mesmo um pequeno número de civilizações muito longevas pudesse tornar a média bastante longa. Diante das incertezas que a equação de Drake revela, o argumento dos grandes números não pode resolver questões sobre a frequência das civilizações em nossa galáxia.

INTELIGÊNCIA NA TERRA

Outra forma de avaliar as perspectivas de outra vida inteligente é extrapolar a partir da história da vida na Terra. Há um conjunto de argumentos relacionados a essa questão que foram ensaiados por um século inteiro, começando em 1904 com Alfred Russel Wallace, o co-descobridor da teoria da evolução, e sendo revividos em intervalos desde então por uma série de autores. Os pessimistas neste argumento enfatizam a contingência da evolução, por exemplo, como se alguém repassasse a evolução dos animais, os resultados provavelmente seriam muito diferentes e, em particular, & ldquotea chance se torna cada vez menor de que qualquer coisa como a inteligência humana agracie o replay & rdquo como Stephen J. Gould escreveu em 1989. A evolução da inteligência humana, afinal, dependia de uma série de fatores contingentes, incluindo a colisão de um grande asteróide com a Terra há 65 milhões de anos.Os contra-argumentos são igualmente familiares: a convergência é frequentemente observada na história evolutiva, e a natureza desenvolveu fenômenos complexos como a visão e o vôo muitas vezes, de modo que, embora qualquer linha evolutiva possa ser altamente contingente, um grande número de caminhos paralelos pode levar a o mesmo resultado funcional. A isso, a resposta é que a inteligência técnica só evoluiu uma vez na Terra, então, evidentemente, a convergência não estava operando neste caso particular. Mas as coisas não são tão claras como o trabalho do biólogo marinho Lori Marino & rsquos enfatizou, várias espécies de mamíferos marinhos desenvolveram um nível de inteligência que por medidas quantificáveis ​​é superior ao dos chimpanzés e ligeiramente superior ao dos homo habilis, um dos ancestrais humanos modernos que usam ferramentas.

Marino e seus colegas começam com uma medição reproduzível que se correlaciona com o que se entende por inteligência e que pode ser empregada tanto no registro fóssil quanto em organismos contemporâneos. Existe pelo menos uma dessas medidas, chamada encefalização. A encefalização é tipicamente expressa como um quociente (portanto, quociente de encefalização, ou EQ) que quantifica quanto menor ou maior o cérebro de um animal específico é comparado ao tamanho do cérebro esperado (por meio de uma regressão em muitos animais) para um animal desse tamanho corporal. Animais com EQs acima de 1 são mais inteligentes do que a média, aqueles com valores de EQ abaixo de 1 são menos inteligentes do que o esperado para seu tamanho corporal. Há fortes evidências de que o QE entre os primatas se correlaciona com a capacidade de inovar, o aprendizado social e o uso de ferramentas entre os pássaros se correlaciona com a flexibilidade comportamental. Parece, portanto, fornecer um bom proxy mensurável para & ldquointeligência. & Rdquo Os humanos contemporâneos têm o maior EQ da Terra em 7,1, o que significa que nosso EQ é mais de 7 vezes maior do que o esperado para um animal com nosso peso corporal.

Em estudos bem controlados, os golfinhos demonstraram ser capazes de espelhar o auto-reconhecimento, uma habilidade demonstrada apenas por alguns outros animais além dos humanos (Figura 5.12). Os maiores valores de QE na Terra depois dos humanos modernos são os de quatro espécies de golfinhos, com o maior dos quatro sendo cerca de 4,5. Grandes macacos têm EQs mais baixos do que isso, com uma média em torno de 1,9. É quase igual ao ancestral humano

FIGURA 5.12 FONTE: Cortesia de L. Marino.

Australopithecus. Entre nossos ancestrais mais recentes, os usuários de ferramentas Homo erectus e o mais cedo Homo habilis tinha valores de EQ de cerca de 5,3 e 4,3, respectivamente.

Esses resultados sugerem que a evolução da inteligência humana na Terra não é um fenômeno inteiramente excepcional. Com um banco de dados suficientemente grande de medições de QE para espécies fósseis de baleias, pode-se ir além e começar a testar outras afirmações de longa data sobre inteligência, como a alegação de que aumentos na encefalização devem ser generalizados por causa da vantagem seletiva que é conferida por cérebros maiores. Marino e seus colegas fizeram essa análise, aplicando testes estatísticos a dados de baleias fósseis e modernas que remontam a 50 milhões de anos. Eles mostram que, embora a tendência geral na encefalização tenha aumentado, em qualquer evento de especiação, a espécie sucessora tinha a probabilidade estatística de ter um QE tanto mais baixo quanto mais alto. Ou seja, a encefalização não era amplamente vantajosa - o aumento da inteligência na extremidade superior da encefalização parece melhor modelado como um passeio aleatório em vez de uma pressão seletiva generalizada que favorece cérebros maiores. Mas deve ser enfatizado que o tamanho do conjunto de dados aqui é muito pequeno, e quase nenhum financiamento está disponível para este tipo de trabalho.

Esses resultados são apenas de um programa de pesquisa nascente, mas eles enfatizam que existem métodos quantitativos reproduzíveis que podem ser aplicados para começar a abordar algumas afirmações de longa data sobre a probabilidade da evolução da inteligência no universo.

Assim como estudos de vida microscópica na Terra informam sobre as perspectivas de microrganismos em outros lugares, a exploração rigorosa da evolução da inteligência na Terra pode informar nosso pensamento sobre as perspectivas de inteligência em outros lugares. Tratar a & ldquointeligência & rdquo como uma propriedade do universo biológico que pode ser investigada quantitativamente deve nos permitir ir além da polêmica e começar a empurrar para trás os limites de nossa ignorância de uma forma baseada em dados.

ASTROBIOLOGIA E O FUTURO HUMANO

Fermi fez sua famosa pergunta & ldquoDon & rsquot você já se perguntou onde estão todos? & Rdquo a três colegas do Laboratório Nacional de Los Alamos em 1950. Em sua versão moderna, o & ldquoDon & rdquo sustenta que se outras civilizações existem na galáxia da Via Láctea, algumas devem ser muito mais antigas , talvez bilhões de anos mais velho que o nosso que tais civilizações teriam desenvolvido há muito tempo viagens interestelares que teriam então explorado ou colonizado a galáxia em uma escala de tempo que é curta em comparação com a vida da galáxia e que, portanto, estariam aqui. Mas, uma vez que eles não estão aqui, eles não devem existir! O paradoxo obviamente não se aplica em um sentido estritamente lógico, uma vez que cada uma de suas afirmações é, na melhor das hipóteses, uma afirmação de probabilidade, mas tem sido uma força poderosa no pensamento sobre as perspectivas de inteligência extraterrestre.



Comentários:

  1. Awiergan

    Bom negócio!

  2. Tanguy

    Eu acho que você está errado. Eu posso defender minha posição. Escreva para mim em PM, discutiremos.

  3. Sein

    Amável! Eu também sonho) vou aceitar - e farei isso ... vou ter sucesso. Obrigado por um artigo muito profundo e positivo.

  4. L'angley

    Eu compartilho sua opinião plenamente. Eu acho que isso é uma boa idéia. Concordo com você.

  5. Shadi

    o mesmo Urbanesi algo



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