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Como o vaga-lume emite sua luz?

Microphotus angustus (Lampyridae) – por Debbi Brusco

Os vaga-lumes, devido a sua emissão de luz, são um dos seres mais fascinantes da natureza – e podem ser estudados para o benefício humano. É o que vem fazendo o biólogo molecular Vadim Viviani, docente do Departamento de Biologia do Instituto de Biociências (IB) da UNESP, campus de Rio Claro. “É importante preservar os vaga-lumes para manter o equilíbrio do meio ambiente, e também para investigar a sua luz e aplicá-la para fins biotecnológicos e biomédicos”, afirmou Viviani, que também é conselheiro científico da Sociedade Internacional de Bioluminescência e Quimioluminescência.

Viviani explica que a emissão de luz realizada pelo vaga-lume é chamada de bioluminescência e visa a comunicação biológica. Ela é feita por certas espécies de insetos, algas, peixes, bactérias, fungos, celenterados, anelídeos e artrópodes, sendo os vaga-lumes os mais conhecidos. Existem, ao redor do mundo, aproximadamente duas mil espécies de vaga-lume, das quais cerca de 500 podem ser encontradas no Brasil, o país de maior diversidade destes insetos. “Estima-se que outras duas mil espécies não descritas estejam ainda para ser descobertas em nossas matas”, afirmou o biólogo.

A reação de produção de luz pelos vaga-lumes ocorre na presença de uma enzima chamada luciferase, cuja estrutura é o objeto da pesquisa do Grupo de Bioluminescência e Luciferases do Laboratório de Bioquímica e Biologia Molecular do IB, financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). “Analisamos a estrutura e a função enzimática das luciferases com a finalidade de descobrir como essas enzimas produzem a luz e por que resultam em diferentes cores”, diz Viviani.

A luz é produzida quando a molécula de luciferina é oxidada por oxigênio na presença da ATP (adenosina trifosfato) e da enzima luciferase, perdendo sua energia em forma de luz, e não de calor. “Por isso a luz produzida é chamada de luz fria”, explica o docente do IB. Os pesquisadores fazem a clonagem do material genético das luciferases e a inserção deste material em bactérias e mutações genéticas, sempre com o objetivo de obter enzimas com propriedades diferentes. “O grupo também investiga diversidade e ecologia de espécies de vaga-lumes da Mata Atlântica e outros ecossistemas brasileiros”, conta o docente do IB.

Os genes das luciferases podem ser utilizados como biomarcadores luminosos, já que, ao serem transferidos para uma bactéria, esta fica iluminada. “Quando a bactéria adquire luz, é possível acompanhar a sua progressão dentro do organismo”, explica Viviani. “Esse procedimento já é utilizado para testar o funcionamento de medicamentos, para detectar se há contaminação bacteriana em alimentos e para mostrar a evolução de células cancerígenas em modelos animais, visando encontrar novas terapias para o ser humano”, afirma.

Lampyridae – Fonte: BugDreams

Apesar de sua importância para o equilíbrio ecológico e para estudos na área de biotecnologia e biomedicina, os vaga-lumes estão desaparecendo. As principais causas são a poluição, o desmatamento e o aumento da presença de luzes artificiais em áreas onde, antes, os vaga-lumes se localizavam. “O vaga-lume utiliza a própria luz para encontrar seu parceiro sexual. Quando há um aumento das luzes artificiais, ele não consegue enxergar a luz do sexo oposto e não consegue se reproduzir. A continuidade da espécie fica, então, comprometida”, conclui.

Os vaga-lumes são besouros e podem ser classificados em três famílias: os lampirídeos, ou pisca-pisca, que têm estágio larval de cerca de um ano, no qual se alimentam de caramujos, e fase adulta, que dura apenas um mês; os elaterídeos, conhecidos como besouros tec-tec, cuja larva, que se alimenta de insetos, dura até dois anos, e o adulto até dois meses; e os fengodídeos ou larvas trenzinho, que são os vaga-lumes mais raros. Estes últimos, encontrados apenas na América do Sul, além de produzirem luz verde-amarelada por fileiras de lanternas ao longo do corpo, são os únicos que produzem luz vermelha, localizada na cabeça. A larva, que se alimenta de piolhos-de-cobra, dura dois anos e o adulto, em média, uma semana. “Estes resultados correspondem aos insetos criados em laboratório”, esclarece Vadim Viviani, do Instituto de Biociências (IB) da UNESP, campus de Rio Claro.

As famílias de vaga-lumes podem utilizar sua luz para diversas funções. Todas a emitem, principalmente, para atrair parceiros sexuais. O trenzinho e o besouro tec-tec a utilizam também para assustar predadores – emitindo um sinal improvisado – e as larvas do último, emitindo luz contínua, ainda podem usá-la para atrair uma presa. “As larvas de algumas espécies de besouros tec-tec infestam cupinzeiros da região central do Brasil, os quais ficam repletos de centenas de pontos luminosos, dando a aparência de prédios iluminados durante a noite”, comenta o docente do IB. De um modo geral, as cores das luzes dos vaga-lumes variam do verde-amarelado ao vermelho. “Apenas poucas espécies de trenzinho são capazes de produzir luz vermelha e as larvas de alguns mosquitos, encontrados em regiões temperadas, produzem luz azul”, conclui Viviani.

Fonte: Portal UNESP

Se o vaga-lume produzisse apenas a luciferase, não emitiria luz. Se produzisse apenas a luciferina, também não emitiria luz. É necessária a produção das duas substâncias para que o fenômeno de bioluminescência nos vaga-lumes aconteça. Outra coisa interessante é que a luz produzida tem função vitais para esses animais (atrais parceiros sexuais, espantar predadores e atrair presas), portanto sem a bioluminescência a continuidade da espécie ficaria comprometida, como afirma o trecho que eu destaquei. Essas coisas nos indicam a existência de um projeto e, consequentemente, um Projetista por trás do vaga-lume.

Insetos usam secreções antibacterianas para proteger os filhotes

Cientistas confirmaram que besouros-coveiros [tradução livre para burying beetles] revestem a comida de seus filhotes com uma substância antibacteriana para garantir sua sobrevivência.

Sem as secreções antibacterianas, os filhotes não ganham peso e morrem

Os besouros-coveiros depositam seus ovos na carcaça de pequenos animais, como pássaros e roedores. Os pesquisadores mostram que, sem as secreções antimicrobianas, os filhotes não ganhariam peso e morreriam. Os resultados foram apresentados no 13º Congresso da Sociedade Européia de Biologia Evolutiva.

A maioria dos animais tenta fazer o melhor para seus filhotes, mas os besouros-coveiros, do gênero Nicrophorus, encontrados nas regiões temperadas na Europa e América do Norte, são realmente pais apaixonados. Como pais em potencial, os besouros-coveiros encontram um animal morto, como um rato ou pássaro, e enrolam a carcaça na forma de bola. Então eles enterram a carcaça (que não é pequena para um besouro de apenas 15 mm de comprimento), escondendo-a de predadores que possam comê-la ou utilizá-la como berçário para seus próprios filhotes. Os besouros então colocam seus ovos na carne do animal e esperam para receber seus filhotes no mundo.

Mas a carcaça enterrada não vai permanecer fresca por muito tempo, e as comunidades bacterianas que colonizam a carcaça podem ameaçar o desenvolvimento das larvas.

Então os besouros-coveiros usam secreções de suas glândulas anais para revestir a pele ou penas com substâncias que garantam que a carcaça permaneça livre de germes e fresca por mais tempo.

Agora os cientistas da Universidade de Manchester têm trabalhado para descobrir o que faz essas secreções tão boas para matar germes. Os pesquisadores extraíram secreções da glândula anal de uma espécie de besouro-coveiro chamada Nicrophorus vespilloides, e mostraram que quando a substância foi adicionada às células bacterianas, elas foram destruídas.

O biólogo evolucionista Andres Arce, que lidera o estudo, e seus colegas, suspeitando que estivessem lidando com uma enzima que “picam as paredes das células microbianas”, investigaram e confirmaram que as secreções são ricas em lisozimas, que são enzimas antimicrobianas, e um componente comum dos sistemas imunológicos de animais. Lisozimas também são secretadas no leite materno de mamíferos e em lágrimas humanas.

A equipe mostrou que larvas crescidas na ausência das secreções dos pais tinham 40% mais probabilidade de morrer antes da idade adulta.

O Dr. Arce explicou que para um inseto não-social, estes besouros-coveiros já são conhecidos por apresentar níveis bastante consideráveis de cuidado parental.

Fonte: BBC [Alterações em negrito e comentários entre colchetes são meus]

A mortalidade de insetos em geral antes da fase adulta é elevada, e o texto afirma que sem a produção das lisozimas os besouros teriam 40% mais chance de morrer antes da fase adulta. Como a evolução é definida como um processo lento e gradual, as espécies de besouro-coveiro (com uma taxa de mortalidade tão alta sem a produção das lisozimas) deixariam de existir antes mesmo de “pensar” em produzi-las. A sua existência nos dias de hoje evidencia que eles foram criados para ser assim!

“Caminho mais curto” das abelhas poderia proporcionar internet mais rápida

As abelhas parecem nunca nos decepcionar. Organizadas, altruístas, diligentes, são os principais polinizadores do mundo, fabricantes de própolis, cera de abelha e mel. São exímios comunicadores e fantásticos aviadores. Elas fazem tantas coisas tão bem que nós não entendemos como elas as fazem [como o funcionamento de sua visão].

Agora mais uma habilidade pode ser acrescentada à lista de inexplicáveis atributos das abelhas. Biólogos da Queen Mary’s School of Biological and Chemical Sciences da Universidade de Londres descobriram que, por meio de um método desconhecido, as abelhas calculam a rota mais eficiente  possível entre todas as flores em seu ambiente, minimizando a energia necessária para coletar néctar. Com cérebros muito simples, elas resolvem complexos problemas de rota que confundiriam a maioria dos seres humanos.

“Ao contrário dos programadores e matemáticos que podem resolver problemas simples do caixeiro viajante por comparação do comprimento de todas as rotas possíveis, as abelhas encontram soluções semelhantes com um cérebro apenas 950 mil neurônios”, disse Mattieu Lihoreau, um pós-doutor que liderou a nova pesquisa, à Life’s Little Mysteries. Esse número é aproximadamente 100.000 vezes menos do que possuímos em nossas próprias cabeças [86 bilhões de neurônios].

Qual o segredo das abelhas e o que podemos aprender com seu movimento eficiente?

Lihoreau e seus colegas organizaram seis flores de forma que usar o modelo do  “vizinho mais próximo” para navegar entre as flores não seria o mais rápido. Em outras palavras, das 720 rotas possíveis entre as seis flores, haviam opções mais ideais do que simplesmente voar de uma flor para a não-visitada mais próxima (a estratégia de forrageamento mais simples). Os pesquisadores registraram que flores as abelhas visitaram e em que ordem.

Conforme detalhado na edição de 17 de agosto da revista Biology Letters, as abelhas encontraram o caminho mais curto possível após 80 expedições de forrageamento. “Porque as abelhas têm cérebros simples”, explicou Lihoreau, “elas necessitam encontrar a rota mais curta com uma solução simples. Exatamente como as abelhas procedem ainda não é entendido completamente.

Para se orientar de sua colmeia e uma única flor, as abelhas usam uma série de ferramentas de navegação, tais como posição do sol, pontos de referência no terreno, memória das distâncias percorridas e da direção escolhida. Segundo os pesquisadores, os insetos provavelmente usam uma combinação dessas ferramentas para desenvolver rotas mais complexas entre várias flores – mas como?

Uma possibilidade é que eles gravam a rota mais curta encontrada até o momento e a comparam novas rotas. A cada erro de escolha, as abelhas aprendiam algo a não ser feito na rota, o que eliminava algumas possíveis rotas e as aproximava do acerto.

Nós somos muito melhores do que as abelhas em planejar rotas com antecedência, entretanto podemos aprender com as abelhas como otimizar projetos para redes de informação, cujas rotas não pode ser planejada com antecedência. “Um entendimento claro de como as abelhas resolver complexos problemas de roteamento sem computador ou assistência de GPS tem o potencial para desvendar regras simples movimento [para otimização de redes complexas]”. Por exemplo, podemos imaginar que algoritmos inspirados nas abelhas poderiam vir a ser utilizados para melhorar projetos de redes de informação de crescimento rápido (por exemplo, redes de telefonia móvel, internet) ou redes de transporte (ônibus, trens) nos quais nossas sociedades modernas dependem”.

Mas para que isso aconteça, teremos que descobrir que algoritmo elas realmente utilizam.

Fonte: Life’s Little Mysteries [Alterações em negrito e comentários entre colchetes são meus]

Você sabe o que é um algoritmo? É um conjunto finito de regras que fornece uma seqüência de operações para resolver um problema específico. É um conceito central para toda a computação e é uma grande dificuldade para programadores iniciantes. A utilização de algoritmos dão ideia de planejamento, de organização, nunca de aleatoriedade. As abelhas utilizam um algoritmo para resolver um problema complexo, o do caixeiro viajante, e o fazem melhor que o ser humano (que tem 100.000 vezes mais neurônios) usando computadores. Isso não me parece resultado do acaso. O que você acha?

A visão diferenciada das abelhas

Quando uma abelha voa de flor em flor para coletar o pólen, há uma série de adaptações no organismo do inseto que a ajudam nessa função. O modo como elas veem o mundo é um dos mecanismos que facilitam o trabalho das operárias.

O caminho que uma abelha faz para coletar o pólen não é fácil. Além da tarefa propriamente dita, ela precisa escapar de suas maiores predadoras, as aranhas, que têm um engenhoso método para caçar.

É o seguinte: as flores têm uma faixa de reflexão de raios ultravioleta provenientes do sol, em uma trlha que leva até o pólen. A abelha sabe disso, e possui um sensor de UV que a auxilia na coleta. As aranhas, por uma façanha da natureza, conhecem esse mecanismo, porque colocam as mesmas faixas refletoras de UV nas teias, esperando enganar suas presas.

É nesse ponto que a visão das abelhas é um aliado. Para escapar das teias, a abelha deixa de lado o sensor de UV e se orienta pela visão, buscando a luz polarizada no céu que a leva de volta à colmeia. A visão das abelhas, baseada nas diferenças de luz, é como uma imagem composta de pixels. Mas o olhar delas, ao contrário dos monitores de computador, tem apenas 5000 pixels.

É possível comparar a visão das abelhas com a do ser humano. Você já ouviu falar em Afacia? Basicamente, é uma doença (adquirida em cirurgia ou após um acidente) em que o paciente perde o cristalino do olho. Sem cristalino, não é possível filtrar a radiação UV nos olhos. O paciente que sofre de Afacia, conforme relatos, consegue enxergar de fato a radiação UV, como um feixe de luzes azuis. E é justamente isso que acontece com as abelhas: como se sofressem de Afacia, elas são capazes de ver a radiação UV. E usam essa condição como instrumento de trabalho.

O olho humano comum não é capaz de captar a radiação UV. Se pudesse, ela seria apenas mais uma cor como tantas outras, próxima do azul. A diferença entre nossa percepção de cores e a das abelhas, na verdade, é mínima. Nós absorvemos, basicamente, as radiações de verde, azul e vermelho, espectros de luz a partir dos quais saem todas as cores que vemos.

A abelha também recebe o azul e o verde, e apenas substitui a recepção do vermelho pela recepção de UV. A razão disso, segundo os pesquisadores, é muito simples. A abelha se orienta de volta à colmeia de acordo com os raios solares, que deixam um rastro de UV que serve de referência ao inseto. Mesmo em dias nublados, esse sistema funciona perfeitamente.

Fonte: Hypescience

Nota: A visão é um sentido que fascina o ser humano, e esse funcionamento perfeito intriga. Esse sistema deveria funcionar assim desde o “surgimento” das abelhas, ou elas não conseguiriam enxergar o rastro de UV e voltar à colmeia em quaisquer condições. Além disso, sem enxergar a radiação UV muitas ficariam presas nas teias de aranhas e morreriam. Quem as fez desse jeito?

Curiosidade, ciência e mitos!

O ser humano é curioso por natureza. A humanidade sempre tentou descobrir coisas do tipo: como é dentro do corpo humano? De que são feitas as estrelas? Qual a menor partícula que existe? E várias outras indagações. Foi essa curiosidade que possibilitou vivermos num mundo tão tecnológico e com cura para diversas doenças.

Ocorre que esse questionamento de saber o como e o porquê de tudo nem sempre pode ser satisfeito, e é ai que surgem as lendas e mitos. Tais estórias surgem para esclarecer um acontecimento, como a estação seca e chuvosa ou fases da lua. Já que não sabem e geralmente não têm como saber mesmo, as pessoas criam essas explicações para saciarem sua curiosidade.

Mas aí você me diz: isso é conhecimento popular, na ciência não se faz isso. Ah não?! E os modelos? Quando Dalton, em 1803, disse como o átomo (que ele NUNCA tinha visto) era formado, ele também estava juntando alguns fatos com sua criatividade e inventando uma explicação. E essa explicação de fato estava errada! O modelo atômico de Dalton, mesmo tendo sido importante, hoje já está ultrapassado. Esse é só um exemplo, há vários outros mitos na ciência: que as larvas eram “geradas espontaneamente” a partir da carne em decomposição; ou que o espermatozóide seria um ser humano em miniatura…

Propor modelos não é um problema, pois é a partir deles que o conhecimento se desenvolve. A questão é que a imaginação humana não é capaz de conceber idéias “do nada”, sempre se parte de um ponto conhecido para o desconhecido. Quando esse ponto está muito distante sobra espaço para a imaginação fértil, cheia de valores pré-concebidos e falta para a ciência de verdade.

Por isso que é tão complicado explicar as questões da origem do universo. Há um modelo proposto, mas é só um modelo! Que daqui a algum tempo pode cair por terra. As pessoas precisam entender isso!!! Nem todas as explicações científicas são apenas fatos, tem muita imaginação também. Em boa parte do tempo os cientistas estão criando mitos sofisticados para engolirmos como verdades absolutas. A Criação está complemente descrita na Bíblia, não é fácil imaginarmos Deus trazendo as coisas à existência por Sua simples palavra. Mas é por causa da finitude da mente humana que esses fatos não são claros para nós. Há um texto, uma alegoria, na verdade, que ilustra o que eu estou dizendo.

No ventre de uma mulher grávida, dois gêmeos dialogam:

– Você acredita em vida após o parto?

– Claro! Deve haver algo após o nascimento. Talvez estejamos aqui principalmente porque precisamos nos preparar para o que seremos mais tarde.

– Bobagem, não há vida após o nascimento! Afinal, como seria essa vida?

– Não sei exatamente, mas certamente haverá mais luz do que há aqui. Talvez caminhemos com nossos próprios pés e comamos com a nossa boca.

– Isso é um absurdo! Caminhar é impossível. E comer com a boca? É totalmente ridículo! O cordão umbilical nos alimenta. Além disso, andar não faz sentido, pois o cordão umbilical é muito curto.

– Sinto que há algo mais. Talvez seja apenas um pouco diferente do que estamos habituados a ter aqui.

– Mas ninguém nunca voltou de lá. O parto apenas encerra a vida. E, afinal de contas, a vida é nada mais do que a angústia prolongada na escuridão.

– Bem, não sei exatamente como será depois do nascimento, mas, com certeza, veremos a mamãe e ela cuidará de nós.

– Mamãe? Você acredita em mamãe? Se ela existe, onde está?

– Onde? Em tudo à nossa volta! Nela e através dela nós vivemos. Sem ela não existiríamos.

– Eu não acredito! Nunca vi nenhuma mamãe, por isso é claro que ela não existe.

– Bem, mas, às vezes, quando estamos em silêncio, posso ouvi-la cantando, ou senti-la afagando nosso mundo. Penso que após o parto a vida real nos espera; e, no momento, estamos nos preparando para ela.

(Autor desconhecido) 

Fonte (alegoria): Criacionismo

A lição que fica é: não é só porque uma coisa não faz sentido para você que ela não existe. É melhor ser humilde, pois só saberemos da verdade quando sairmos da caverna. Quanto maior o “salto-alto” científico, maior vai ser a queda!

Isaac e Charles

Ciência e religião são dois temas atuais em grande contraste (infelizmente). Muitos defendem a ideia que elas são opostas, impossíveis de serem harmonizadas. Outros ainda dizem que religião é para os “burros”, ou “tolos”, pessoas que não sabem argumentar. Mas isso é verdade?

A história e a própria ciência nos provam que não! Assim como existem atualmente grandes cientistas que são ateus, existem também e existiram cientistas brilhantes que acreditavam no mesmo Deus que nós acreditamos, o Deus vivo da Bíblia! Inclusive, grandes nomes da ciência, como Isaac Newton e Galileu Galilei, são de homens que conciliaram o conhecimento científico com o conhecimento teológico e encontraram a harmonia entre os dois. Eis a verdadeira ciência!

Vocês já imaginaram como seria o debate intelectual entre esses grandes nomes da ciência? Como seria, por exemplo, o debate de ciência X religião com Isaac Newton e Charles Darwin? O jornalista Michelson Borges (Criacionismo) e o músico Joêzer Mendonça (Nota na Pauta) nos dão essa ideia. Os cientistas foram transformados em personagens de tirinhas e, com uma boa dose de humor, “eles discutirão temas relacionados à ciência e ao comportamento humano”.

Confira abaixo as três primeiras tirinhas (clique para ampliar) e acompanhe as novas pelo banner ao lado.

Partícula de Deus
Algo não pode vir do nada
Astrobiologia

Fórmula de Da Vinci explica o porquê da forma das árvores

À esquerda, variáveis do modelo matemático. À direita, modelo fractal de uma árvore. Crédito: C. Eloy et al., Phys. Rev. Letters (2011).

A graciosa divisão do tronco de uma árvore em ramos, galhos e gravetos é tão familiar que poucas percebem o que Leonardo da Vinci observou: uma árvore quase sempre cresce de modo que a espessura dos ramos em uma determinada altura seja igual à espessura do tronco. Embora a regra seja válida para quase todas as espécies de árvores e seja usada desde então por artistas para desenhar árvores mais realistas, até agora ninguém havia sido capaz de explicar o porquê das árvores obedecem essa regra.

A regra de da Vinci diz que quando um tronco de árvore se divide em dois ramos, a seção transversal total dos ramos secundários será igual a seção transversal do tronco. Se cada um desses dois ramos se dividir em dois, a área das seções transversais dos quatro ramos será igual à área da seção transversal do tronco. E assim sucessivamente.

A hipótese dos botânicos era de que a observação de Leonardo estava relacionada com a forma com que as árvores bombeiam a água das raízes para as folhas. A ideia era que isso acontecia para que a árvore distribuísse a água de maneira uniforme até as folhas.

Chistophe Eloy, físico visitante das Universidades da Califórnia (San Diego, EUA) e de Florença (França), especialista em mecânica dos fluidos, concorda que a equação está relacionada com as folhas das árvores, não com a forma de distribuição de água, mas com a força do vento contra as folhas.

Eloy fez seus cálculos modelando árvores como uma série de feixes sustentados uns nos outros formando uma rede fractal. Cada feixe se sustenta ancorado em uma de suas extremidades e solto na outra. Um fractal é uma forma que se ramifica em porções menores que são parecidas com a estrutura como um todo. A maioria das árvores naturais crescem de maneira parecida com a fractal.

Eloy modelou a força do vento soprando sobre as folhas da árvore como uma força pressionando sobre a extremidade não ancorada dos feixes. Quando ele inseriu a equação da força do vento em seu modelo e assumiu que a probabilidade de um ramo se quebrar devido ao esforço do vento é constante, chegou à regra de Leonardo. Em seguida, resolveu testar a regra com uma simulação numérica por computador da força do vento sobre os galhos, calculando qual a espessura que os ramos deveriam ter para resistir a quebra. A simulação numérica previu acuradamente os diâmetros dos ramos, como descreve em um artigo aceito para publicação na revista Physical Review Letters.

“Este estudo coloca as árvores no mesmo patamar que as estruturas feitas pelo homem que foram planejadas levando em conta as consideração sobre o vento de carregamento, sendo a torre Eiffel talvez o exemplo mais conhecido”, diz Pedro Reis, engenheiro do Massachusetts Institute of Technology, em Cambridge.

Fonte: Biblioteca de Ciências Mário Schenberg

Leia mais em: Science NOW

É maravilhoso ver como as coisas que aparentemente sem explicação, como a relação matemática entre o diâmetro dos galhos de uma árvore e seu tronco, possuem um motivo fantástico. Também é maravilhoso ver como a natureza serve de modelo para a criação e aperfeiçoamento de obras de engenharia. Se grandes obras de engenharia precisam ser planejadas, se a descoberta dessa relação matemática necessita de pesquisa e inteligência, por que a natureza “precisa” ter surgido ao acaso num processo aleatório?

Camarão pode ser a chave para modernizar aparelhos 3D


O camarão é um dos poucos seres do reino animal cujo olho tem a capacidade da visão polarizada circular. Basicamente, esse atributo o permite distinguir uma onda eletromagnética tridimensional, que é a mesmíssima usada nos filmes 3D que estão na moda atualmente.

Pois essa inusitada característica dos crustáceos pode ser a base para a produção de novos modelos de CD e DVD.

Um conceito importante no ramo da tecnologia 3D é a chamada Lâmina de Onda. Basicamente, trata-se de um disco instalado em qualquer aparelho receptor de 3D que tem a função de decodificar as ondas eletromagnéticas de luz polarizada, ou seja, aquelas que permitem a formação de imagem tridimensional. O camarão, conforme estão apurando cientistas da Universidade da Califórnia, nos EUA, tem nos olhos uma “versão melhorada” deste disco 3D.

O método atual que se usa para construir essas Lâminas de Onda é considerado, digamos, antiquado. Os cientistas o fazem de materiais como quartzo, calcita ou polímeros, o que não é o suficiente. Além da Lâmina, é preciso colocar no sistema do aparelho um filtro de luz, para que se possa diferenciar as ondas polarizadas (que geram as imagens em 3D) das ondas eletromagnéticas “normais”, que geram a luz.

Os cientistas observaram que o sistema ocular do camarão é como um disco único e cumpre essas duas funções. Ou seja, se puder ser imitado pelos cientistas, dará origem a aparelhos mais modernos.

Um fato pitoresco é que tal habilidade dos camarões tem finalidade sexual. Um sinal de luz tridimensional, segundo os cientistas, é emitido pelo macho no ato de cortejar a fêmea, que recebe o feixe de luz.

Fonte: Hypescience

Nota: Os olhos dos camarões estão inspirando avanços tecnológicos, assim como vários outros animais serviram de inspiração para outros avanços. Se essas tecnologias, mesmo tendo modelos naturais como base, precisam ser projetadas com muita pesquisa e investimento, por que estruturas tão complexas como os olhos dos camarões não precisam ter sido projetadas? E, sendo projetadas, quem as projetou? A melhor resposta está em no início da Bíblia, em Gênesis.

Dia da árvore

Ipê-amarelo. (Foto de Flávio Cruvinel Brandão)

Hoje é o dia da árvore e, em homenagem à essa data, nosso Sinais da Criação de hoje vai falar sobre a folha, uma estrutura aparentemente simples das plantas, mas que é altamente complexa, permitindo processos como a percepção da mudança da duração dos dias (fotoperiodismo) e o desencadeamento de alterações hormonais que comandam dormência e crescimento da planta, a síntese de compostos químicos fundamentais e secundários necessários para manter a vida e o crescimento da planta e a manutenção da sincronia dos processos de crescimento da planta com a sazonalidade e a produção de frutos e sementes.

Aqui está uma pesquisa publicada em janeiro de 2010, com meus comentários entre colchetes, falando sobre a tentativa de se copiar a folha das plantas.

Folha semi-artificial imita fotossíntese e produz hidrogênio limpo

Fotossíntese artificial

Fazer fotossíntese artificial é o grande sonho acalentado por todos os cientistas que lidam na área de energia. Quando o homem conseguir replicar a “mágica” das plantas, que transformam a luz do Sol em energia, estará resolvido todo o dilema energético e ambiental da nossa civilização. Apesar dos muitos avanços, o objetivo continua esquivo.

Folha semi-artificial

Contudo, em mais um passo que mostra que fazer fotossíntese artificial pode ser factível a longo prazo, cientistas chineses mudaram completamente a abordagem até agora utilizada para imitar a natureza e criaram [sic] uma folha artificial  da maneira mais prosaica possível: usando uma folha de verdade como molde [da mesma forma como foi “criada” uma bactéria recentemente].

Dada a complexidade inerente a qualquer ser vivo, os cientistas vinham tentando compreender as moléculas envolvidas e reproduzir sinteticamente as reações químicas básicas que ocorrem no interior das folhas quando elas usam os fótons da luz solar para quebrar as moléculas de água e gerar íons de hidrogênio.

O Dr. Qixin Guo e seus colegas da Universidade Shanghai Jiao Tong adotaram um enfoque diferente. Eles substituíram alguns componentes da folha de uma anêmona (Anemone vitifolia), mas mantiveram estruturas-chave da planta, alcançando um rendimento na absorção de fótons e na geração de hidrogênio que não havia sido obtido até agora.

Em vez de criarem uma folha totalmente artificial, os cientistas optaram por criar uma folha semi-artificial, mantendo estruturas da planta otimizadas pela natureza e de difícil reprodução.

Aproveitando a natureza

Inicialmente, eles mergulharam a folha natural em uma solução de ácido hidroclorídrico, o que permitiu a substituição do magnésio dos anéis de porfirina – uma parte essencial da estrutura fotossintética das plantas – por hidrogênio.

A seguir, as folhas foram tratadas com tricloreto de titânio, que substituiu as moléculas de hidrogênio por titânio.

Depois de secas, as folhas foram aquecidas a 500 °C, criando uma estrutura cristalizada de dióxido de titânio, um material que é largamente utilizado em células solares para aumentar sua eficiência. Na folha artificial, o dióxido de titânio serve como um catalisador para quebrar as moléculas de água.

A etapa de aquecimento também queimou a maior parte do material orgânico que ainda restava da folha original.

Imagens por microscopia eletrônica da estrutura da folha semi-artificial, preservando as estruturas naturais em um esqueleto de titânio. [Imagem: Zhou et al./Advanced Materials]

Preservando elementos naturais

Mas nem tudo da folha original se perdeu. Permaneceram, por exemplo, as células superficiais parecidas com lentes, que capturam a luz vinda de qualquer direção, e os microcanais que dirigem os fótons até a parte mais profunda da folha.

Foram preservados também os tilacoides, estruturas com apenas 10 nanômetros de espessura que aumentam a área superficial disponível para a fotossíntese. São os tilacoides os responsáveis pela grande eficiência das folhas na geração de hidrogênio.

Estava pronta a folha semi-artificial. Para testá-la, os pesquisadores mergulharam-na em uma solução de 20% de metanol, que funcionou como um catalisador.

Ao ser iluminada com luz na faixa do infravermelho próximo, a folha artificial absorveu duas vezes mais fótons e gerou três vezes mais hidrogênio do que os catalisadores à base de titânio disponíveis comercialmente (P25-Degussa).

Abordagem promissora

Apesar de serem números promissores em relação ao que havia sido alcançado até agora, a conversão é ainda muito ineficiente e está longe de competir com a produção industrial de hidrogênio, que hoje é feita a partir do gás natural.

Mas a abordagem mostrou-se incrivelmente promissora. Afinal, aproveitar uma parte da estrutura já desenvolvida pela natureza é muito mais simples do que tentar sintetizar toda a estrutura fotossintética natural.

Além disso, o enfoque poderá ser futuramente estudado em conjunto com as células solares fotovoltaicas tradicionais.

Bibliografia:

Artificial Inorganic Leafs for Efficient Photochemical Hydrogen Production Inspired by Natural Photosynthesis

Han Zhou, Xufan Li, Tongxiang Fan, Frank E. Osterloh, Jian Ding, Erwin M. Sabio, Di Zhang, Qixin Guo

Advanced Materials

Vol.: Published online before print

DOI: 10.1002/adma.200902039

Fonte: Inovação Tecnológica

As folhas das plantas, aparentemente tão simples, são responsáveis por uma das reações químicas mais complexas vistas na natureza, a fotossíntese. Mesmo utilizando a estrutura das folhas verdadeiras como “molde” para se gerar uma folha semi-sintética, até o momento não foi possível gerar uma semi-sintética tão eficiente quanto o “molde”. Se mesmo com um projeto tão bom e promissor quanto o visto no artigo não foi possível imitar o original, como podemos acreditar que essa estrutura fabulosa surgiu ao acaso, sem um projetista?

“A Natureza testifica de uma inteligência, de uma presença, de uma energia ativa, que opera em suas leis e por meio das mesmas leis.” Patriarcas e Profetas, página 114.

Tweetaço #digitaisdocriador

Amanhã (05/08), a partir das 18h, haverá um tweetaço (ampla divulgação de mensagens no Twitter) com a tag #digitaisdocriador, promovido pelo blog www.criacionismo.com.br, à semelhança do que já fez com sucesso em ocasiões anteriores (confira aqui, aqui, aqui e aqui). O objetivo é, de maneira racional, educada e amorosa, mostrar as evidências de planejamento inteligente na natureza e, por extensão, o amor e o cuidado de Deus. Como aconteceu nos outros tuitaços, as mensagens devem ser caracterizadas pelo respeito e desejo sincero de levar o conhecimento de Deus às pessoas.

Convidamos vocês a participarem tweetando e retweetando conteúdos (frases, links, etc.) que se enquadrem na descrição acima. Abaixo estão algumas sugestões de tweets dadas pelo blog www.criacionismo.com.br e outras da seção Sinais da Criação nosso blog, com links encurtados e com a tag, bastando copiá-los e colá-los no Twitter. Vamos participar dessa iniciativa, tanto tweetando quanto orando.

Água da vida http://bit.ly/oUZWH8 | #digitaisdocriador

Programados para viver http://bit.ly/pOSGv0 | #digitaisdocriador

Examinando a Criação http://bit.ly/pay6x8 | #digitaisdocriador

Impressões microscópicas http://bit.ly/raJRJJ | #digitaisdocriador

A máquina mais complexa do Universo http://bit.ly/pUfBk9 | #digitaisdocriador

As leis do Universo http://bit.ly/oDVyBO | #digitaisdocriador

O espetáculo da luz http://bit.ly/nrVYt6 | #digitaisdocriador

O milagre da vida http://bit.ly/p5KBFD | #digitaisdocriador

Feitos para voar http://bit.ly/n0rLVf | #digitaisdocriador

Amor escrito nas estrelas http://bit.ly/qbCTvI | #digitaisdocriador

Sobre as águas http://bit.ly/qu3Xn1 | #digitaisdocriador

Estratégia de vôo http://bit.ly/mXutup | #digitaisdocriador

Uma casa perfeita http://bit.ly/nPWtN2 | #digitaisdocriador

Sensor auditivo http://bit.ly/qug6Ss | #digitaisdocriador

Moscas com “piloto automático” http://bit.ly/n0hgeM | #digitaisdocriador

Um universo na cabeça http://bit.ly/ro1m3O | #digitaisdocriador

Espermatozóides de laboratório http://bit.ly/qnUl6L | #digitaisdocriador

Barriga perfeita http://bit.ly/p0roXz | #digitaisdocriador

Máquinas maravilhosas http://bit.ly/rdYbxI | #digitaisdocriador

O pescoço da girafa http://bit.ly/o1ruQD | #digitaisdocriador

Nosso maior órgão http://bit.ly/qR9Cxr | #digitaisdocriador

O vôo do beija-flor http://bit.ly/pA3ly1 | #digitaisdocriador

Pronto para nascer http://bit.ly/mPDPho | #digitaisdocriador

Motores do corpo http://bit.ly/q3jkdu | #digitaisdocriador

Alimento perfeito http://bit.ly/pCSSX5 | #digitaisdocriador

Asa de libélula inspira design de turbina de vento http://t.co/wpmL3yp | #digitaisdocriador

O maravilhoso design da pena http://t.co/DmHlfBy | #digitaisdocriador

Cientistas desvendam o segredo do salto da pulga http://t.co/G1e14EP | #digitaisdocriador

“A matemática é o alfabeto com que Deus escreveu o universo” Galileu Galilei http://t.co/FRyhx8B | #digitaisdocriador

A seqüência de Fibonacci http://t.co/FRyhx8B | #digitaisdocriador

Cabeça de pica-pau inspira amortecedores http://t.co/E4HZDJC | #digitaisdocriador

Cientistas estudam luminosidade produzida por caracol marinho http://t.co/m4fyasv | #digitaisdocriador

Cientistas revelam a mecânica por trás da teia de aranha http://t.co/S3DdStP | #digitaisdocriador

Movimento de secagem dos cães pode trazer inovações http://t.co/Tf2GakB | #digitaisdocriador

Grilos inspiram comunicação invisível entre robôs http://t.co/NbSTN8a | #digitaisdocriador

Tucano, por que esse bico tão grande? http://t.co/IXXXMiP | #digitaisdocriador

Pesquisadores usam técnica de cinema para estudar salto de canguru http://t.co/MTHgy4T | #digitaisdocriador

Por que os pica-paus não ficam com dor de cabeça? http://t.co/Sh1bcIY | #digitaisdocriador

Minhocas são a inspiração para melhorar sistema de locomoção de robôs http://t.co/ZiHMKt8 | #digitaisdocriador

Vespas orientais alimentadas por “energia solar” http://t.co/MZm0HRi | #digitaisdocriador

A longa viagem das borboletas-monarca http://t.co/MwSzH4z | #digitaisdocriador

Morcego e planta carnívora dependem um do outro para viver http://t.co/ktxfrUV | #digitaisdocriador

Mandíbula de formiga inspira criação de grampo de sutura http://t.co/gC9gDNv | #digitaisdocriador

Super concha de molusco inspira novos materiais mais resistentes http://t.co/ebfEgcl | #digitaisdocriador


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