O VILÃO DO AQUECIMENTO GLOBAL

A elevação da temperatura da atmosfera da Terra pode ser intensificada pela emissão de gases que causam o efeito estufa. O gás carbônico (CO2) liberado pela queima de combustível fóssil e pelo desmatamento é apontado como um dos principais responsáveis pelo efeito estufa.

A Terra recebe luz do Sol de diferentes comprimentos de onda. Parte dessa radiação é refletida pelo planeta e volta à atmosfera. A Terra emite, principalmente, ondas de infra-vermelho de 5 a 30 micrômetros (ondas de calor). Parte delas retorna ao espaço. Porém, a molécula de CO2 possui a propriedade de absorver ondas de 4,2 e 15 micrômetros. Assim, ondas de calor com comprimento em torno de 15 micrômetros são absorvidas e não retornam ao espaço. Tais ondas de infra-vermelho são reemitidas pelas moléculas de CO2 e colaboram intensamente para o efeito estufa.

Veja abaixo o gráfico que mostra a quantidade DE CO2 nos últimos 800.000 anos na atmosfera terrestre, baseado na comparação de amostras contidas em núcleos de gelo e de medições mais recentes.

Este gráfico, baseado na comparação de amostras atmosféricas contidas em núcleos de gelo e em medições diretas mais recentes, fornece evidências de que o CO2 atmosférico aumentou desde a Revolução Industrial.  (Fonte: [[LINK || http: //www.ncdc.noaa.gov/paleo/icecore/ || NOAA]])
https://climate.nasa.gov/evidence/

O que estamos fazendo com o nosso planeta?

QUANTOS NEURÔNIOS TEMOS EM NOSSO CÉREBRO?

O cérebro humano possui cerca de 1,5 Kg. A sua arquitetura é complexa e as diferentes regiões contêm concentrações variadas de células. Assim, a distribuição de células não é homogênea. Por esse motivo, os cálculos do número de neurônios de um cérebro eram difíceis de serem realizados e pouco confiáveis. Embora, alguns artigos científicos e livros didáticos do século passado mencionassem a existência de 100 bilhões de neurônios no cérebro humano, não havia um estudo confiável para estimar o seu número total, sobretudo pela dificuldade em função da heterogeneidade de distribuição das células.

Entretanto, em 2005, a pesquisadora Suzana Herculano-Houzel criou um novo método, denominado fracionamento isotrópico. Tal método consiste em transformar estruturas cerebrais heterogêneas em suspensões homogêneas contendo apenas os núcleos das células.

O neurônio como a maioria de outras células possui um núcleo interno, a porção mais central, que abriga o DNA.

Neurolab #6 - O que são os neurônios e como eles se comunicam?
Neurônio com núcleo

A técnica consiste em dissolver as membranas dos neurônios por compostos químicos, mas deixando os seus núcleos intactos. Assim, o método transforma o cérebro inteiro em um grande “caldo” (suspensão homogênea), contendo apenas os núcleos das células. Uma vez que cada célula cerebral possui um único núcleo que pode ser corado, a conta fica simples. Por meio de contagem de amostras desse “caldo”, Susana, seu aluno Frederico Azevedo e colaboradores estimaram, em 2009, o número de neurônios em quatro cérebros de cadáveres humanos. O número médio obtido foi 86 bilhões de neurônios!

Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human ...
Imagem dos núcleos das células obtidas por meio do fracionamento isotrópico

BIBLIOGRAFIA

Herculano-Houzel S, Lent R. Isotropic fractionator: A simple, rapid method for the quantification of total cell and neuron numbers in the brain. J Neurosc. 2005; 25 (10) 2518-2521; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4526-04.2005

Azevedo FA, Carvalho LR, Grinberg LT, et al. Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain. J Comp Neurol. 2009;513(5):532-541. doi:10.1002/cne.21974

A LUA É MAIOR QUANDO ESTÁ PRÓXIMA DO HORIZONTE?

Não há dúvida de que, quando observamos a Lua no nascente ou no poente, temos a nítida impressão de que ela é bem maior. Porém, quando a Lua é observada mais próxima do horizonte ela está, na realidade, um pouco mais longe. Veja a figura abaixo:

O observador de cima está visualizando a Lua no horizonte, ao passo que o observador na lateral está vendo a Lua acima de sua cabeça. Compare as distâncias representadas pelas linhas vermelhas

Assim, a Lua deveria parecer maior quanto está no zênite, ou seja no topo do céu. Acontece que a diferença entre essas distâncias é insignificante. Somente por meio de medições extremamente precisas poderíamos detectar que a Lua tem um “tamanho maior”, quando no zênite. Em termos de escalas detectáveis aos olhos humanos, podemos dizer que Lua possui o mesmo tamanho em qualquer região do céu.

MAS POR QUE ELA PARECE SER MAIOR QUANDO PRÓXIMA DO HORIZONTE?

Uma explicação aventada é que seria devido à refração da luz em função das camadas de atmosfera. Entretanto, tal efeito refratário causa distorções mínimas, sobretudo na posição da Lua no céu, e não explica o fenômeno que vivenciamos.

Não há dúvida de que a explicação seja devida a uma ilusão de óptica. Uma hipótese é que quando a Lua está próxima do horizonte, a comparamos com prédios, árvores e montanhas. Objetos em primeiro plano induziriam nosso cérebro a pensar que a Lua é maior do que realmente é. Tais referências de objetos, ausentes no alto do céu, causariam a impressão dela ser menor. Porém, essa hipótese por si só é refutada porque pilotos de aviões que voam em altitudes muito elevadas também experimentam a ilusão da Lua maior quando próxima do horizonte.

A explicação mais plausível e aceita deve-se à ilusão de Ponzo e à forma como percebemos o céu.

ILUSÃO DE PONZO

Ocorre quando o nosso cérebro avalia de modo diferente as dimensões de um mesmo objeto conforme a distância percebida. Note abaixo que a barra amarela “mais distante” aparenta ser maior.

COMO VEMOS A ABÓBODA CELESTE

Para os seres humanos o céu não parece ser uma semi-esfera, mas sim uma cúpula achatada, sendo mais extensa na direção do horizonte do que para o alto. Isso pode ser constatado quando há formação de nuvens, distribuídas à mesma altura. Nesse caso, temos a percepção que elas estão mais distantes na direção do horizonte do que para cima.

A ilusão de Ponzo associada à do achatamento do céu constitui a explicação mais plausível e aceita para a percepção sobre o tamanho da Lua. Veja abaixo
a trajetória da Lua e a aparente, presumida pelo nosso cérebro.

REFERÊNCIAS:

Kaufman L, Kaufman J. 2000. Explaining the moon illusion, Proceedings of the National Academy of Sciences 97: 500-505. https://doi.org/10.1073/pnas.97.1.500

Silveira FL, Medeiros, A. 2006. Ilusão sobre o tamanho da Lua no horizonte
Revista A Física na Escola 7: 67-69. http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol7/Num2/v13a12.pdf

A PILHA ELÉTRICA. QUANDO USAR LEMBRE-SE DE VOLTA!

No final do século XVIII, o anatomista Luigi Galvani observou contrações musculares em rãs em contato com fios de metais e interpretou o fenômeno como causado pela “eletricidade animal”

Entretanto, o físico Alessandro Volta notou que eletricidade não se originava dos músculos da rã, mas sim dos metais e que os tecidos do animal apenas conduziam essa eletricidade. Com esse ideia, no ano de 1800, Alessandro Volta inventou a pilha elétrica!

A pilha de Volta é constituída por um disco de cobre e um de zinco, separados por um de feltro embebido com ácido sulfúrico. O zinco e o cobre reagem com o ácido liberando elétrons. Porém, o zinco reage mais fortemente liberando mais elétrons (mais íons Zn++ se deslocam para o feltro, deixando elétrons para trás). Assim, há maior acúmulo de elétrons na placa de zinco. Se colocamos um fio condutor ligando o zinco com o cobre, os elétrons se deslocam para o cobre. O deslocamento desses elétrons é a corrente elétrica. É assim que funciona uma bateria!

O aparelho de Volta era composto de vários discos colocados um sobre o outro de modo a formar uma pilha. Daí surgiu o nome pilha, o qual é utilizado até hoje para as pequenas baterias modernas.

HUMANOS COM CAUDA

O homem é um dos primatas que não possuem cauda. Porém, há alguns poucos registros de pessoas que nasceram com cauda. Usualmente, quando isso ocorre, é realizada uma cirurgia para remoção dessa estrutura. Na primeira foto abaixo, uma criança recém-nascida na Colômbia, com cauda de 13 cm e, na sequência, um jovem indiano de 17 anos, com uma cauda de 18 cm.

Essas caudas podem, ou apresentar alguns elementos ósseos, ou ser simples apêndices desprovidos de estruturas ósseas. Algum pesquisadores sugerem que sejam um vestígio da cauda embrionária. No início do desenvolvimento embrionário, o embrião dos vertebrados possui uma cauda bastante proeminente (veja abaixo).

A cauda, assim como todo o embrião incipiente, é formada por uma sequência de segmentos chamados somitos. No caso dos vertebrados com cauda, cada somito caudal dá origem a uma vértebra que compõem a cauda. No homem, o número de somitos diminui ao longo do desenvolvimento embrionário, de modo que nascemos sem cauda. Alguns pesquisadores sugerem que caudas em humanos sem estruturas ósseas não sejam um vestígio caudal do embrião. Porém, homens com cauda contendo estruturas ósseas parecem apresentar um traço muito similar ao de nossos ancestrais que viveram há cerca de 20 milhões de anos.

Para determinar se a cauda com estruturas ósseas corresponde a vestígio da cauda embrionária, são necessárias informações mais detalhadas sobre o número de vértebras totais e a presença de fibras musculares homólogas à musculatura caudal. 

Se existem dúvidas quanto a se tais caudas humanas são ou não vestígios embrionários e de um ancestral longínquo, ao menos sabemos que todos nós, humanos, compartilhamos uma estrutura interna que corresponde às caudas de nossos ancestrais. Tal estrutura é o cóccix. No desenvolvimento embrionário normal, os somitos da cauda dos seres humanos sofrem uma grande redução, mas 3, 4 ou 5 persistem e dão origem às pequenas vértebras que formam o cóccix (figura abaixo). O nosso cóccix é o que sobrou da cauda de nossos ancestrais.

REFERÊNCIAS

Nakatsukasa M, Tsujikawa H, Shimizu D, Takano T, Kunimatsu Y, Nakano Y, Ishida, H. 2003. Definitive Evidence for Tail Loss in Nacholapithecus, an East African Miocene Hominoid. Journal of human evolution. 45. 179-86. 10.1016/S0047-2484(03)00092-7.

Giri PJ, Chavan VS. 2019. Human tail: A benign condition hidden out of social stigma
and shame in young adult – A case report and review. Asian J Neurosurg 2019:14:1-4.

Tojima S, Makishima H, Takakuwa T, Yamada S. 2018. Tail reduction process during human embryonic development. J Anat. 2018;232(5):806-811. doi:10.1111/joa.12774

O MOVIMENTO ANTI-VACINAS: UMA LUTA CONTRA O OBSCURANTISMO

Há uma corrida envolvendo várias instituições de pesquisa e cientistas do mundo inteiro para criar uma vacina contra a Covid-19. Porém, já existem movimentos anti-vacinação que podem gerar um grande empecilho. Alegações anti-vacina incluem desde falsas alegações da morte de uma mulher que participou de um teste no Reino Unido até narrativas estranhas como as que dizem que as vacinas contra o coronavírus serão usadas para implantar microchips nas pessoas ou que elas “matariam milhões”. Alguns grupos anti-vacinas nas redes sociais receberam mais de 8 milhões de visualizações.

Estudo conduzido pelo físico Neil Johnson da Universidade George Washington, em Washington DC, mapeou e analisou grupos que abordam vacinas entre os três bilhões de usuários do Facebook. Entre esses usuários há quase 100 milhões de pessoas que expressam opiniões sobre a vacinação.


Os indivíduos se reúnem em clusters interconectados altamente dinâmicos em cidades, países, continentes e idiomas. A figura abaixo ilustra essas interconexões. Embora exista maior número de pessoas pró-vacinas (6,9 milhões) que anti-vacinas (4,3 milhões) há muito mais grupos anti-vacinas (124 pró-vacinas e 317 anti-vacinas). Pessoas consideradas indecisas totalizam 74,1 milhões agrupadas e 885 clusters.

Anti-Vaxxers' Social Networks are Ripe With People Susceptible to ...
Amostragem de links entre grupos de Facebook postados em um dia de 2019. A conexão entre posições anti-vacinação (vermelho), pró-vacinação (azul) e indecisos (verde) sugerem que os pequenos movimentos anti-vacinação criaram uma expansão de páginas que são “altamente enredadas” na discussão entre grupos indecisos.

Sete características dessa rede de clusters e sua evolução explicam por que as visões negativas se tornaram tão robustas e resistentes:

1-Como pode ser observado na figura acima, os grupos pró-vacinação (representados pelos pontos azuis) estão muito mais longe do “centro da discussão”. Em contraste, os grupos anti-vacinação (pontos vermelhos) estão muito mais conectados com os indecisos (pontos verdes).

2-O grupo de indecisos representa a esmagadora maioria na discussão. Apesar de indecisos, estes internautas revelam uma grande atividade no Facebook. A aproximação deste grupo à comunidade anti-vacinação (visível no gráfico) faz, aparentemente, com que a discussão venha ser vencida pelo grupo anti-vacina.

3-Os grupos de anti-vacinação formam mais que o dobro daqueles que são pró-vacinação, o que significa que geram uma maior quantidade de conteúdos e de sites relacionados do que os seus oponentes. Isto significa que os grupos que são contra as vacinas têm uma maior capacidade de se infiltrarem nas outras comunidades, nomeadamente na dos indecisos.

4-Os grupos antivacinação têm uma oferta muito mais vasta de narrativas, que misturam tópicos como a segurança, as teorias de conspiração ou as hipóteses de medicina alternativa. Com o aparecimento da doença Covid-19, surgiu um quarto tópico, as dúvidas levantadas quanto à causa e à cura do novo coronavírus. Em contraste, as narrativas dos grupos pró-vacinação são muito mais monotemáticas.

5-O clusters anti-vacinação cresceram mais de 300%, ao passo que nenhum cluster pró-vacinação cresceu mais de 100%. Isso é mais um sinal de que a população anti-vacinas consegue atrair mais indecisos, devido à maior prevalência de clusters.

6-Boa parte dos clusters dos grupos antivacinação consegue chegar a quase todas as comunidades, ao passo que os pró-vacinação passam despercebidos nas redes, além de que os seus clusters são menores.

7-A comunidade anti-vacina consegue gerar interação, não só ao nível local ou nacional, mas também no espectro internacional, intensificando a ação de campanha junto de vários clusters globais.

 Simulações apontam para a possibilidade de, num espaço de 10 anos, os grupos e as interações de conteúdos anti-vacinas poderem dominar a discussão nas redes sociais.

REFERÊNCIA

Johnson, NF, Velásquez, N., Restrepo, NJ et al. A competição online entre pontos de vista pró e anti-vacinação. Nature 582, 230-233 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2281-1

A EFETIVIDADE DO USO DE MÁSCARAS PARA REDUZIR A PROPAGAÇÃO DA COVID-19

Várias medidas de mitigação foram implementadas para combater a pandemia da COVID-19. Tais medidas incluem o distanciamento social amplamente adotado e a cobertura facial obrigatória.  A inalação de vírus transmitidos pelo ar leva à deposição direta e contínua no trato respiratório humano. Assim, a transmissão aérea é altamente virulenta e representa a via dominante para espalhar a doença. O uso de máscaras tem sido recomendado, mas o quanto tal procedimento é efetivo?

Para obter informações sobre o mecanismo das rotas de transmissão do vírus e avaliar a eficácia das medidas de mitigação, um estudo analisou a tendência da pandemia em três regiões, consideradas epicêntricas.  O surto da COVID-19 surgiu em dezembro de 2019 em Wuhan, na China. O número de infecções e fatalidades confirmadas na China dominou a tendência global durante janeiro e fevereiro de 2020, mas os aumentos nos casos e fatalidades recém-confirmados na China exibiram declínios acentuados desde fevereiro (ver Figura) Em contraste com o achatamento da curva na China, esses números aumentaram acentuadamente em outros países desde o início de março. O epicentro passou de Wuhan para a Itália no início de março e para a cidade de Nova York no início de abril.

O achatamento da curva na China pode ser atribuído a testes extensivos, quarentena e rastreamento de contatos. Outras medidas agressivas implementadas na China incluem o fechamento de todas as cidades e áreas rurais de todo o país, o isolamento de residentes que mantêm contato próximo com pessoas infectadas e o uso obrigatório de máscaras em público. No entanto, a eficácia dessas medidas de mitigação ainda precisa ser avaliada rigorosamente. A diferenciação dos efeitos dessas medidas de mitigação na China é desafiadora, uma vez que a implementação ocorreu quase simultaneamente em janeiro de 2020. 

Comparadas à implementação simultânea de medidas na China, as medidas de intervenção foram implementadas sucessivamente no mundo ocidental, oferecendo uma oportunidade para avaliar sua relativa eficácia. Os efeitos da cobertura facial foram quantificados projetando o número de infecções com base nos dados antes da implementação do uso de máscaras faciais na Itália em 6 de abril e em Nova York em 17 de abril (ver Figura). A análise indica que a cobertura facial reduziu o número de infecções em mais de 78.000 na Itália de 6 de abril a 9 de maio e em mais de 66.000 em Nova York de 17 de abril a 9 de maio. As tendências das curvas de infecção na Itália e em Nova York contrastam com as do resto do mundo e com a dos Estados Unidos como um todo, que mostram pouco desvio da linearidade devido à não implementação de medidas de cobertura facial.

O estudo conclui que o uso de máscaras em público corresponde a um dos meios mais eficazes para impedir a transmissão inter-humana, e essa prática barata, em conjunto com distanciamento social simultâneo, quarentena e rastreamento de contatos, representa a oportunidade de luta mais efetiva para interromper a pandemia da COVID-19. 

REFERÊNCIA

Renyi Zhang , Yixin Li , Annie L. Zhang , Yuan Wang , Mario J. Molina. PNAS, 202009637; DOI: 10.1073 / pnas.2009637117

POR QUE OS DEDOS ENRUGAM NA ÁGUA?

Após o contato com água por longo período, a pele de nossas mãos e pés fica enrugada. A formação dessas rugas é controlada pelo sistema nervoso autônomo. Haveria uma função para tal fenômeno?  

Uma hipótese é que as rugas dos dedos induzidas pela água melhoram o manuseio de objetos submersos. Assim, tais rugas seriam uma adaptação para o manuseio de objetos em condições úmidas.

Um experimento mostrou que objetos no interior da água são manipulados mais rapidamente com dedos enrugados do que com dedos não enrugados, enquanto rugas não fazem diferença na manipulação de objetos secos. 

Para verificar isso, pesquisadores pediram que voluntários pegassem bolinhas de vidro imersas em recipiente com uma mão e as passassem para a outra através de uma pequena abertura. As bolinhas eram então colocadas em uma caixa (ver figura).

Com os dedos enrugados, a transferência de objetos submersos ocorreu em menos tempo do que com os dedos não enrugados. Tal descoberta mostrou uma clara vantagem de ter dedos enrugados ao manipular objetos submersos, mas não objetos secos.

Figura 1.
Os itens são apanhados com o polegar e o dedo indicador da mão direita, passados ​​através de um orifício para a mão esquerda e colocados em uma caixa com um orifício na tampa. O tempo de transferência é mais rápido para objetos submersos com dedos enrugados (barra vermelha) do que com dedos não enrugados (barra preta), veja à direita.

Esses experimentos sustentam a hipótese de que as rugas dos dedos induzidas pela água melhoram o manuseio de objetos embaixo da água ou de superfícies molhadas em geral e sugerem que elas podem ser uma adaptação para o manuseio de objetos em condições úmidas.

REFERÊNCIA

Kareklas, K., Nettle, D., Smulders, Tom V. 2013. Water-induced finger wrinkles improve handling of wet objects. Biology Letters 9: 20120999

https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2012.0999

O MILAGRE DO TOUCH SCREEN DE SEU CELULAR

A detecção do toque de seu dedo, se deve à mudança no campo eletrostático da tela de seu celular. Então, naturalmente, essa tela não é composta somente de vidro. É necessário a presença de um material condutor de eletricidade.

Em 2001 os pesquisadores Zheng Wei Pan, Zu Rong Dai and Zhong Lin Wang do Georgia Institute of Technology, em Atlanta, nos EUA, anunciaram a criação de estruturas extremamente pequenas (nanoestruturas), condutoras de eletricidade e que se tornaram a base dos sensores dos nossos celulares.

Essas nanoestruturas, chamadas nanofitas, são feitas de óxidos de zinco, estanho, índio, cádmio e gálio, pois são semicondutores e transparentes. Os celulares de hoje usam o óxido de índio, acrescentado de estanho.

Portanto, o “milagre” da resposta de seu celular, ao toque de seu dedo, se deve a uma rede de nanofitas contidas no vidro da tela, as quais são condutoras de eletricidade, transparentes e 100 mil vezes mais finas que um fio de cabelo.

REFERÊNCIA:

Pan Z. W., Dai Z. R. and Wang Z. L., (2002). Nanobelts of semiconducting oxides, Science 291:1947-1949. https://science.sciencemag.org/content/291/5510/1947

PODEMOS TER IMUNIDADE AO NOVO CORONAVÍRUS MESMO SEM TER SIDO CONTAMINADO?

Uma pessoa que já foi infectada por um vírus ou tenha recebido vacina deve estar imunizada a uma nova contaminação. Isso porque o nosso sistema de defesa (sistema imunológico) aprendeu a reconhecer aquele determinado vírus.

De fato, estudo mostrou que pacientes que apresentaram Covid-19 tiveram uma forte resposta imunológica quando expostos a fragmentos do novo coronavírus (SARS-Cov-2). Isso foi constatado pela presença de células de defesa no sangue, os linfócitos T que têm como alvo o SARS-Cov-2. Dois tipos de linfócitos T foram avaliados: os linfócitos T-CD4, que liberam sinais que ativam outros componentes do sistema imunológico, e os linfócitos T-CD8, que eliminam as células infectadas por vírus. Mas pessoas que não tiveram contato com o SARS-Cov-2 podem apresentar tais células de defesa?

Foram estudados 20 pacientes que haviam se recuperado da Covid-19 e outras 20 amostras de sangue de doadores coletadas entre 2015–2018 (portanto antes da origem da pandemia). Amostras de sangue foram colocadas em contato com fragmentos de SARS-Cov-2. Aproximadamente 70% dos pacientes recuperados apresentavam linfócitos T-CD8 e 100% tinham os linfócitos T-CD4. O surpreendente foi que, nas amostras de sangue coletadas antes da pandemia, 20% possuía linfócitos T-CD8 e metade apresentava linfócitos T-CD4. Porém, todas essas amostras  testaram positivo para anticorpos que se ligam a outros coronavírus que causam resfriados comuns, mostrando que os doadores haviam sido previamente infectados por esses vírus.

Assim, pessoas que nunca foram expostas ao SARS-Cov-2 também apresentaram linfócitos T (CD4 e CD8) que podiam reconhecê-lo. O estudo sugere que as infecções anteriores por outros coronavírus, que causam resfriados comuns, podem fornecer algum nível de proteção contra o novo coronavírus, impedindo assim as pessoas de desenvolverem doenças graves.

Se tais pessoas, que tiveram contato com outros coronavírus, de fato adquirem alguma imunidade, isso explicaria porque alguns indivíduos ou localizações geográficas são mais afetados pela Covid-19.

REFERÊNCIA:

Grifoni et al., 2020, Cell 181, 1–13. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30610-3#sec4