Nenhum Buraco Negro no Grande Colisor de Hádrons

Atualização provavelmente será atrasada para capturar a partícula de Higgs

Por Geoff Brumfiel

Fonte: Nature

Nada de buracos negros por aqui: o Solenóide Compacto de Múons. (Crédito da imagem: M. Brice/CERN)

O fim do mundo não está próximo, afinal. Frustrando as previsões de alguns teóricos, buracos negros microscópicos até agora não apareceram dentro do Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), revelaram alguns de seus cientistas.

O resultado, que será postado nesta semana no arXiv.org, surge no mesmo momento em que os pesquisadores fazem planos para manter o LHC funcionando até o final de 2012, e não de 2011 como anteriormente programado. O colisor de 27 quilômetros do laboratório de Física de Partículas CERN, próximo de Genebra, na Suíça, já suportou atrasos e um acidente que o paralisou, antes de finalmente entrar em funcionamento no final de 2009 e os físicos agora dizem que a máquina está operando acima das expectativas.

As previsões de que mini-buracos-negros se formariam em energias de colisão de alguns teraeletronvolts (TeV) eram baseadas em teorias que consideram os efeitos gravitacionais de dimensões extras de espaço. Apesar de se esperar que os buracos evaporassem rapidamente, alguns sugeriram que eles poderiam se sustentar tempo o bastante para consumir o planeta. Mas os cientistas do detector Solenóide Compacto de Múons (CMS, na sigla em inglês) afirmam que não encontraram sinais de mini-buracos-negros em energias de 3,5 a 4,5 TeV. O físico Guido Tonelli, porta-voz do detector, calcula que por volta do final de sua última operação o LHC esteja pronto para excluir a criação de buracos negros quase completamente.

A descoberta é apenas uma de uma torrente de artigos recentes saídos do LHC, que foi possível pelo inesperado alto desempenho da máquina. “Ficamos surpresos com o quão bem a máquina se comportou quando nós começamos a levá-la ao limite”, comemora Steve Myers, o físico do CERN que supervisionou as operações do LHC este ano. Como conseqüência, os físicos estão cada vez mais otimistas em relação ao fato de serem capazes de detectarem o elusivo bóson de Higgs mais cedo do que se esperava. Acredita-se que a partícula, que é o desafio mais bem conhecido do LHC, e o campo a ela associado confiram massa às demais partículas.

Inicialmente, os físicos não tinham certeza sobre o LHC ser capaz de criar e detectar o Higgs com as energias atuais da máquina e os administradores do CERN haviam planejado um hiato de 15 meses a partir do início de 2012 para uma atualização que permitira ao colisor funcionar a energias mais altas. No entanto, um consenso crescente afirma que mesmo sem a atualização, o LHC será capaz de explorar a maior parte do espectro energético no qual uma partícula de Higgs padrão pode ser encontrada. Sergio Bertolucci, diretor de pesquisa e computação do CERN, adiciona que também há razões políticas para prolongar o funcionamento da máquina. O segundo maior acelerador de partículas do mundo, o Tevatron do Fermilab em Batavia, no estado americano de Illinois, está mordendo os calcanhares do LHC enquanto acumula cada vez mais dados em sua própria caçada ao Higgs. Além disso, o provável sucesso do LHC poderá influenciar os planos europeus para a Física de Altas Energias, bem como para um plano global para a próxima geração de aceleradores lineares. Ambos enfrentarão grandes decisões orçamentárias nos próximos anos.

O plano para extender o funcionamento do LHC será discutido em uma reunião de administradores do LHC em Chamonix, na França, no final de janeiro, com uma decisão final sendo esperada pouco depois.

Exoplanetas lançam dúvidas sobre teorias astronômicas

Planetas de outros sistemas solares estão para mudar as idéias sobre como os mundos se formam

Por Katharine Sanderson

Fonte: Nature

Quatro gigantes gasosos, todos mais massivos que Júpiter, orbitam o sistema estelar HR 8799, mostrado nesta imagem do telescópio Keck II. (Créditos da Imagem: NRC-HIA, C. Marois & Keck Observatory)

 

Os astrônomos que estudam como os planetas se formam estão coçando a cabeça depois que dois estudos mostraram que nem tudo é como prevê a teoria no mundo dos mundos de outro mundo.

Os artigos, ambos publicados online na Nature hoje (08/12), se referem a planetas fora de nosso Sistema Solar. A existência de um confunde as idéias atuais sobre formação de planetas, enquanto as medições da atmosfera do outro põem em dúvida as teorias sobre a composição atmosférica e sua relação com o interior do planeta.

Como nascem os planetas

O primeiro desafio foi proposto por Christian Marois, um astrônomo do Instituto Herzberg de Astrofísica em Victoria, no Canadá, e por seus colegas, que usaram o telescópio Keck II em Mauna Kea, no Havaí, para localizar um quarto planeta no sistema estelar HR 8799, a mais ou menos 39 parsecs (129 anos-luz) de distância da Terra.

O planeta, HR 8799e, é um gigante gasoso bastante parecido com Júpiter, mas cerca de 10 vezes mais massivo – similar aos outros três planetas do sistema, os quais Marois descobriu em 2008. Ele está localizado bem perto de sua estrela, a 14,5 unidades astronômicas (AU ou UA; uma UA é a distância média entre a Terra e nosso Sol. Saturno está a aproximadamente 9,5 UA de nosso Sol e Urano está a uma distância de aproximadamente 19,6 UA). Os outros planetas no sistema HR 8799 estão a 24, 38 e 68 UA de sua estrela, respectivamente.

A relativa proximidade de HR8799e com sua estrela torna difícil explicar como ele e seus companheiros gigantes gasosos se formaram. “Tem algo estranho acontecendo”, avalia Marois.

As teorias atuais sugerem duas formas pelas quais um anel de poeira gasoso ao redor de uma estrela jovem pode se transformar em um planeta gigante gasoso. Na primeira – o modelo de ‘acreção’ – pequenos aglomerados de poeira se acumulam durante milhões de anos para formar o núcleo sólido de um planeta, que então atrai gases para si. O outro modelo, de ‘fragmentação’, sugere que pequenos aglomerados de um disco gasoso se formam diretamente em planetas com mais de 10 mil anos.  

Nenhum dos modelos explica, sozinho, todos os quatro planetas ao redor de HR 8799. O modelo de acreção não consegue responder pelos três gigantes gasosos externos. Considerando suas distâncias da estrela, o núcleo planetário rochoso teria levado tanto tempo para se formar que o disco gasoso teria se dissipado antes que pudesse ser atraído.

Por outro lado, de acordo com a teoria, o processo de fragmentação se adéqua aos planetas externos, mas não ao interno. Laird Close, um astrônomo da Universidade do Arizona, em Tucson, explica em um comentário que acompanha o artigo de Marois que isso acontece porque a 14,5 UA o disco gasoso teria sido muito quente e teria rotacionado muito rápido para que um aglomerado se formasse.

Marois acredita que apenas um – não os dois – dos mecanismos de formação pode ser responsável pelo sistema, porque os planetas têm massas semelhantes e parecem estar travados em ressonância orbital, o que significa que os tempos que demoram para orbitar a estrela está relacionado em proporções, mais ou menos da mesma forma que a freqüência das notas musicais em um piano. Ele sugere que os planetas provavelmente  migraram para suas posições atuais depois de se formarem.

No entanto, Melvyn Davies do Observatório Lund, na Suécia, que trabalha com teorias de formação planetária, prefere a idéia de que os planetas permanecem onde se formaram, talvez diretamente a partir de um disco gasoso pelo processo de fragmentação. Até compreendermos mais sobre a formação de planetas, o sistema permanecerá um mistério.

A questão do carbono

Os teóricos planetários também têm um segundo problema em suas mãos graças ao trabalho de Nikku Madhusudhan, um astrofísico da Princeton University, em Nova Jersey. Ele e seus colegas deram uma olhada mais detalhada em outro exoplaneta: WASP 12b, um gigante gasoso a 267 parsecs da Terra que foi descoberto em 2009. Ao combinar medições novas com pré-existentes, Madhusudhan descobriu que há mais carbono do que oxigênio na atmosfera do planeta, algo nunca antes visto. A maioria dos modelos planetários parte do princípio de que eles [os planetas] são semelhantes aos planetas terrestres em nosso próprio Sistema Solar, com quantidades aproximadamente iguais de carbono e oxigênio na atmosfera.

 Impressão artística do exoplaneta extremamente quente WASP 12b e de sua estrela-mãe. (Créditos da Imagem: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC) )

Madhusudhan afirma que a atmosfera de WASP 12b implica que o centro sólido do planeta não é rico em silicatos (minerais compostos principalmente de silício e oxigênio), como o da Terra, mas rico em carbono. Montanhas de diamante ou grafite poderiam existir por lá, sugere Madhusudhan, e formas de vida poderiam se desenvolver em metano rico em carbono em vez de água ou oxigênio. 

Mas é difícil traçar comparações entre WASP 12b e planetas que conhecemos, por causa da falta de dados sobre as proporções carbono/oxigênio dos gigantes gasosos de nosso próprio Sistema Solar. “O único análogo [a WASP 12b] é Júpiter. E para Júpiter, no momento, nós não temos uma resposta”, observa Sushil Atreya, um cientista planetário da Universidade de Michigan, em Ann Arbor.

A proporção carbono/oxigênio de Júpiter não pode ser estabelecida através de observações espectroscópicas, porque a maior parte de seu oxigênio está presa debaixo d’água, que se condensou fora da atmosfera porque Júpiter é muito frio. Mas esforços estão em andamento para corrigir essa falha: Atreya é um co-investigador na missão Juno, da NASA, que será lançada em 2011 e chegará a Júpiter em 2016 para mapear água e medir a abundância de oxigênio. Se Júpiter for rico em carbono como WASP 12b, isso pode significar que os pequenos corpos dos quais alguns planetas se formam em nosso próprio Sistema Solar – e em outros, também – deveriam ser vistos mais como tártaro rico em carbono do que como gelo, compara Madhusudhan.

Os resultados dos estudos, tanto de Marois quanto de Madhusudhan, estão prestes a encontrar muito mais anomalias para os caçadores de planetas – e eles cobrem apenas alguns, das centenas de exoplanetas que foram descobertos e estão prontos para análise. “Nós ainda temos muitas perguntas mas, até agora, muito poucas respostas. Nossa comunidade tem muito trabalho pela frente”, conclui Marois.

• Referências

1. Marois, C. , Zuckerman, B. , Konopacky, Q. M. , Macintosh, B. & Barman, T. Nature doi:10.1038/nature09684 (2010).
2. Madhusudhan, N. et al. Nature doi:10.1038/nature09602 (2010).
3. Close, L. Nature doi:10.1038/nature09716 (2010).

Mercúrio serve uma surpresa nuclear

Por Eugenie Samuel Reich 

A descoberta de um novo tipo de fissão vira um princípio da teoria nuclear de pernas para o ar

Fonte: Nature

A observação de uma reação nuclear inesperada, causada por um isótopo instável do elemento mercúrio , gerou um quebra-cabeça raro. O enigma está ajudando os teóricos a enfrentar um dos problemas mais complicados da Física: desenvolver um modelo mais completo do núcleo atômico.

A fissão nuclear, o processo no qual um núcleo mais pesado do que o do ferro se quebra em pedaços, é geralmente observada como sendo simétrica, com os fragmentos resultantes tendo mais ou menos o mesmo tamanho. Apesar de instâncias de fissão assimétrica serem conhecidas, elas são normalmente atribuídas à formação preferencial de núcleos ‘mágicos’, na qual as camadas da estrutura nuclear são completamente preenchidas. 

Assim, quando os pesquisadores do experimento ISOLDE no CERN, o laboratório europeu de física de partículas em Genebra, na Suíça, resolveram estudar o decaimento do mercúrio-180 – contendo 80 prótons e 100 nêutrons – eles esperavam que o elemento se partisse em dois núcleos de zircônio-90, cada um contendo 40 prótons e 50 nêutrons. Eles acreditavam que o resultado seria especialmente favorecido pelo fato de 40 e 50 serem números mágicos, com os quais as camadas ficam exatamente preenchidas.

Mas o mercúrio causou uma surpresa dividindo-se, em vez disso, em rutênio-100 e criptônio-80. “Uma divisão simétrica deveria ser dominante e nós mostramos que ela não acontece”, afirma Andrei Andreyev, membro do ISOLDE, atualmente da Universidade do Oeste da Escócia (University of the West of Scotland) em Paisley. O resultado está no prelo da Physical Review Letters.

Feixe puro

O ISOLDE é o único capaz de criar feixes puros de elementos pesados instáveis, cujos produtos de reação podem ser coletados e estudados. Andreyev e seus colegas começaram com um feixe de tálio-180. Esse elemento costuma decair ao capturar um elétron, transformando um de seus 81 prótons em um nêutron para formar mercúrio-180. Esse mercúrio, então, realizou o inesperado ato de se dividir em duas partes de tamanhos diferentes. 

O teórico Peter Möller do Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México, acredita ter uma explicação. O cientista usou um modelo nuclear que ele e seus colegas desenvolveram em 2001¹, e explica que a chave era considerar não apenas a estabilidade dos fragmentos finais, mas também a estabilidade de núcleos com formas diferentes que ocorrem como divisões do mercúrio-180.

Anteriormente, Möller havia explorado detalhadamente apenas a fissão de núcleos mais pesados que o mercúrio, que tendem a se dividir simetricamente. Porém, após o resultado do ISOLDE, ele aplicou seu modelo a isótopos mais leves e ficou surpreso ao descobrir que o modelo prevê divisões assimétricas para o mercúrio-180 bem como para vários outros núcleos instáveis.

Comparando as massas dos núcleos de tálio e mercúrio, o modelo gera uma previsão de que capturar um elétron deixaria o núcleo do mercúrio com 9,5 mega-eletronvolts de excesso de energia. Os cálculos de Möller mostram que, para se dividir simetricamente, seria necessário que atravessasse uma barreira de energia de 10,5 mega-eletronvolts.

Uma divisão assimétrica, em contraste, requer muito menos energia. “Exatamente porquê é assimétrico nós não podemos dizer, mas é um equilíbrio bastante delicado entre tensão de superfície, carga eletrostática e forças nucleares”, avalia Möller. Ele agora está aperfeiçoando e automatizando seu modelo para poder predizer as divisões de núcleos mais leves que os de mercúrio.

Fortalecendo a fissão

O teórico nuclear Witold Nazarewicz da Universidade do Tennessee, em Knoxville, declara que o estudo demonstra a dimensão de tudo o que ignoramos no processo de fissão nuclear, mais de 70 anos depois da descoberta do processo. “Essa é uma informação muito importante para qualquer modelo do núcleo [atômico]”, considera ele.

Nazarwicz observa que apesar de o conhecimento prático que os engenheiros têm da fissão ter progredido o suficiente para podermos construir bombas e reatores nucleares, “Eu não acho que temos uma compreensão profunda da fissão, baseada nas interações dos blocos fundamentais dos prótons e nêutrons”. Os núcleos que se formam no interior de um reator comum são geralmente compreendidos, mas os modelos não estão no ponto de poderem extrapolar para isótopos mais exóticos e instáveis, avalia ele. Uma melhor compreensão fundamental da teoria pode ajudar a projetar os reatores das gerações futuras.

Instalações experimentais programadas para começar a funcionar na próxima década devem permitir mais estudos com núcleos instáveis. Essas instalações incluem a Instalação para Pesquisas com Antiprótons e Íons no Centro Para Pesquisas com Íons Pesados GSI Helmholtz em Darmstadt, Alemanha, que custou 1 bilhão de euros (ou 1,3 bilhões de dólares) e a Instalação para Feixes de Isótopos Raros na Universidade Estadual de Michigan em East Lansing, de 600 milhões de dólares.

• Referências
1. Möller, P., Madland, D. G., Sierk, A. J. & Iwamoto, A. Nature 409, 785-790 (2001).

Incerteza quântica controla 'ação à distância'

por Mark Buchanan

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 Fonte: New Scientist

Albert Einstein não gostava de duas coisas na teoria quântica: o fato de sua inerente incerteza e sua asserção de que as partículas podem permanecer estranhamente conectadas mesmo quando separadas por grandes distâncias. A primeira ele descartou com a frase “Deus não joga dados” e a segunda ele chamou de “ação fantasmagórica à distância”.

Agora, um par de físicos está dizendo que esses dois efeitos estranhos estão intimamente ligados – e que a própria incerteza limita o quão “conectadas” as partículas separadas podem ficar.

Quando duas partículas distantes que estão quântico-mecanicamente ligadas, ou emaranhadas, são medidas, os resultados são mais semelhantes do que prediz a Física clássica. “A natureza é não-local”, afirma Sandu Popescu da University of Bristol. “Essa é, provavelmente, a lição mais importante da teoria quântica”.

Mas esses links não-locais não são tão influentes quanto se pode esperar. Popescu e seu colega Daniel Rohrlich, agora na Universidade Ben Gurion em Israel, calcularam, há 15 anos, que as leis da Física poderiam permitir uma coordenação ainda mais forte entre sistemas distantes, levando os físicos a se perguntarem por que a teoria quântica não vai tão longe quanto poderia.

Jonathan Oppenheim da University of Cambridge, no Reino Unido, e Stephanie Wehner da Universidade Nacional de Cingapura, sugerem ter encontrado uma pista. O segredo, sugerem eles, reside em outra famosa propriedade do mundo quântico – sua incerteza inerente.

'Ainda mais fantasmagórico’

Na teoria quântica, os estados de um sistema quântico nunca podem ser definidos com precisão. O Princípio da Incerteza, por exemplo, implica que qualquer esforço para medir a posição de um elétron significa abandonar o conhecimento de sua velocidade. E vice-versa.

Usando a teoria da informação, uma ferramenta central da ciência da computação que quantifica quanta informação está contida em qualquer estrutura, Oppenheim e Wehner estudaram como a quantidade de incerteza em uma teoria deve influenciar as possibilidades que ela apresenta em conexões não-locais.

Teorias hipotéticas que não contenham incerteza alguma, descobriram eles, poderiam possuir coordenação entre sistemas distantes tão fortes quanto o limite calculado por Popescu e Rohrlich. “A mecânica quântica poderia ser ainda mais fantasmagórica”, observa Oppenheim. “Mas o Princípio da Incerteza de Heisenberg impede que isso aconteça”.

Os resultados não sugerem qual mecanismo físico subjacente ligaria a incerteza à não-localidade. No entanto, como os resultados se baseiam apenas nas idéias da teoria da informação, eles não devem se aplicar somente à teoria quântica, mas a qualquer futura teoria concebível também, calculam os autores.

“Essa é uma idéia muito original e importante”, avalia Popescu. Mas ele avisa que essa, provavelmente, não é a palavra final em porque a teoria quântica não é mais não-local do que já é. “Esse trabalho não resolve o problema afinal”, pondera. “Mas vai em uma direção bastante nova”, contribuindo para outras possíveis explicações que os físicos têm explorado nos últimos anos.

Referência: Science (vol 330, p 1072)

Plantações Geneticamente Modificadas Recebem a Benção do Vaticano

Por Ewen Callaway

Fonte: The Great Beyond - Nature.Com

Papa Bento XVI (cortesia da Wikimedia Commons)

A Igreja Católica descobriu-se do lado errado da ciência quando condenou o Universo Heliocêntrico de Galileu em 1616, fato pelo qual se desculpou 380 anos depois. Será que esse fato estava na mente da Pontifícia Academia das Ciências quando da publicação, nesta semana, de uma declaração de 15 páginas dando sua bênção às plantações geneticamente modificadas (GM)?

Talvez não, mas o relatório da Academia claramente mostra a engenharia genética (EG) como uma aplicação benéfica de ciência e tecnologia, com poucas objeções. “Não há nada intrínseco ao uso de tecnologias de EG para a melhoria de plantações que tornaria as plantas em si, ou os produtos alimentícios resultantes, perigosos”, afirma a declaração.

A declaração foi resultado de uma reunião da Pontifícia Academia das Ciências em maio de 2009. É uma continuação de um documento publicado em 2000 que também saiu em favor de plantações GM, apesar de temporário. Desde então, pesquisas revisadas por especialistas e experiências com o plantio GM tornou esse tipo de plantação ainda mais interessante, de acordo com a Academia.

Plantações GM, como o milho resistente a insetos, resultaram em mais produtos e menos uso de pesticida; uma bênção para os fazendeiros pobres. Plantações como as de Arroz Dourado, que é fortificado com precursores da vitamina A, podem auxiliar a combater a deficiência desse nutriente. Enquanto isso, plantações resistentes a secas e inundações podem ajudar a lidar com as mudanças trazidas pelo aquecimento global, observa a declaração.

A Academia também criticou a “regulação excessiva, não-científica” de plantações GM e pediu aos países para “padronizar” e “racionalizar” o processo de aprovação de novas variedades de plantio. A declaração também pediu para que se repense o Protocolo de Cartagena sobre Biossegurança, que permite aos países banir a importação de produtos GM sob certas condições.

A declaração, apoiada pelos sete membros da Pontifícia Academia das Ciências, bem como por 33 outros cientistas presentes na reunião, também se livra da preocupação de que as plantações GM sejam o mesmo que brincar de você-sabe-quem: “[N]ovas formas de intervenção humana no mundo natural não deveriam ser vistas como contrárias à lei natural que Deus deu à Criação”, diz o documento.

Um Cérebro Saudável precisa de um Coração Saudável

Exercícios regulares e ausência de cigarro podem ajudar a retardar a demência?

Por Christine Gorman

 

Fonte: Scientific American

 

Quando os Institutos Nacionais da Saúde reuniram uma equipe de especialistas independentes no último mês de abril para descobrir como prevenir o mal de Alzheimer, as conclusões foram bastante sinistras. A equipe determinou que “não há evidências de qualidade científica sequer moderada” para coisa alguma – de suplementos herbais e nutricionais até condições ambientais, econômicas ou sociais – que cause a menor diminuição no risco de se desenvolver Alzheimer. Além disso, argumentou o comitê, há pouca evidência confiável de que se possa fazer qualquer coisa para atrasar os tipos de problema de memória associados ao envelhecimento. As conclusões dos pesquisadores criaram manchetes no mundo todo e deram um golpe em muitos dos fornecedores de “aceleradores cerebrais”, “aprimoradores de memória” e “softwares de treinamento cognitivo” que anunciam seus produtos na Web e na televisão. Mais tarde, um dos especialistas da equipe disse aos repórteres em uma conferência que o grupo queria “dissuadir as pessoas de gastar quantias extraordinárias de dinheiro em coisas que não funcionam”.

Mas será que a equipe exagerou? Alguns pesquisadores de memória e cognição resmungavam, em particular, que as conclusões eram muito negativas – especialmente no que diz respeito a não fumar, tratar a pressão alta e se engajar em atividades físicas. No último mês de setembro, o British Journal of Sports Medicine publicou algumas dessas críticas. Como jornalista científico de longa data, eu suspeitei que esse era o tipo de controvérsia instrutiva – com pessoas de alto nível defendendo lados opostos – que geralmente ocorre em pesquisas de ponta. Após conversar com vários pesquisadores, percebi que as discordâncias apontavam a emergência de novas visões sobre a forma com que os cérebros envelhecem.

Os investigadores estão procurando saber se precisam olhar além do cérebro, para o coração, para poderem entender o que acontece às células nervosas no correr das décadas. No processo, eles estão descobrindo novos papéis para o sistema cardiovascular, incluindo alguns que vão além de fornecer montes de sangue cheio de oxigênio para o cérebro. As descobertas podem sugerir caminhos úteis para atrasar a demência ou problemas de memória menos severos.

A demência, é claro, é um fenômeno biológico complexo. Apesar de o Alzheimer ser a causa mais comum da demência em adultos idosos, não é a única. Outras condições podem contribuir para a demência também, afirma Eric B. Larson, diretor executivo do Group Health Research Institute em Seattle. Por exemplo, os médicos sabem há muito tempo que sofrer um derrame, quando o fluir do sangue até o cérebro fica interrompido por um coágulo ou hemorragia, pode levar à demência. Mas a pesquisa desenvolvida nos últimos anos tem documentado a importância de pequenos derrames – tão pequenos que só podem ser detectados com um microscópio, após a morte – como outra possível causa de demência. Estudos das autópsias de pessoas que tiveram demência detectaram muitos dos chamados “infartos microvasculares”, seja sozinhos, seja em conjunto com as placas e emaranhados mais típicas do Alzheimer nos cérebros das pessoas com demência. Essas descobertas sugerem que a maioria das demências, mesmo aquelas causadas pelo mal de Alzheimer, são desencadeadas por múltiplos processos patológicos e que vão necessitar de mais de um tratamento.   

Provar que o tratamento cardiovascular é uma dessas abordagens ainda vai levar algum tempo. Só porque os microinfartos podem tornar a demência pior não significa que preveni-los vai retardar a deterioração geral do cérebro. Talvez a demência severa torne as pessoas mais vulneráveis a microinfartos. E só porque um melhor controle da pressão arterial e atividades físicas elevadas parecem diminuir o risco que uma pessoa tem de sofrer um derrame, não significa necessariamente que essa pessoa seja menos suscetível a microinfartos. Correlação, afinal de contas, não implica causa. Esse truísmo científico foi o problema que ficou incomodando os especialistas de uma equipe externa reunida pelo NIH. Portanto, o grupo concluiu, com uma exceção, que “todas as evidências existentes sugerem que tratamentos anti-hipertensivos não trazem benefícios cognitivos”. Os dados mostrando os benefícios do aumento de atividade física em indivíduos com problemas de memória confirmados foram apenas “preliminares”.

Síntese complexa gera terapia para câncer de mama

A aprovação da eribulina marca o resultado da viagem das esponjas do mar para as clínicas.

Por Heidi Ledford

Fonte: Nature

A última quimioterapia contra o câncer de mama a chegar ao mercado é mais do que apenas um triunfo para os pacientes desesperados em busca de tratamento. Aprovada pela US Food and Drug Administration (N.T.: um órgão governamental semelhante à ANVISA) em 15 de novembro, a molécula altamente complexa Halaven (mesilato de eribulina) é produto de quase 25 anos de trabalho em laboratório. Ela representa uma vitória difícil para a síntese total de produtos naturais – um campo da química que, apesar de ainda popular no mundo acadêmico, havia saído de moda para muitos na indústria farmacêutica.

A eribulina é um composto sintético que imita parte da estrutura da halicondrina B, uma molécula encontrada na esponja do mar Halichondria okadai. Logo após sua descoberta, em 1986, os pesquisadores perceberam que a halicondrina B possui uma potente atividade anti-tumores. No entanto, a substância está presente em concentrações muito baixas, o que torna difícil isolá-la. O composto também possui uma estrutura diabolicamente complexa – quando foi descoberta, produzi-la a partir do nada estava muito além das habilidades dos químicos.

Alguns anos depois, no entanto, o químico orgânico Yoshito Kishi da Harvard University em Cambridge, no estado americano de Massachusetts, bateu os olhos na estrutura da halicondrina B e decidiu tentar resolver o problema. Sua equipe tinha pouco interesse em suas propriedades anti-câncer, observa ele. Eles estavam apenas procurando um projeto para testar uma reação química – a reação Nozaki-Hiyama-Kishi – que poderia ser usada para criar ligações entre átomos de carbono.

A equipe de Kishi tinha encontrado um enorme desafio com a halicondrina B. Os produtos naturais geralmente contêm estereocentros de carbono, nos quais os átomos ao redor podem ser dispostos em duas configurações-espelho. “Se não configurarmos os estereocentros perfeitamente, eles geram uma mistura” de diferentes moléculas que pode ser extremamente complicada de separar, afirma Ian Paterson, um químico da University of Cambridge, no Reino Unido, que trabalha com síntese de produtos naturais. Apesar de as formas espelhadas de uma molécula serem indistinguíveis na maioria das reações químicas, elas podem produzir efeitos biológicos completamente diferentes.

A halicondrina B tem chocantes 32 estereocentros, o que significa que existem 2³² –mais de 4 bilhões – formas possíveis, ou isômeros, da molécula. “É simplesmente ridículo”, considera Robert Salomon, químico orgânico da Case Western Reserve University em Cleveland, Ohio, cujo laboratório gastou quatro anos tentando, sem sucesso, sintetizar o composto no início dos anos 1990.

Mesmo assim, a equipe de Kishi conseguiu. Na época em que ele publicou um método para sintetizar o composto, em 1992 (T. D. Aicher et al. J. Am. Chem. Soc. 114, 3162–3164; 1992), os pesquisadores do Ramo de Produtos Naturais do Instituto Nacional do Câncer dos Estados Unidos (NCI, na sigla em inglês) em Frederick, no estado de Maryland, haviam descoberto que a halicondrina B combate as células cancerosas ao inibir uma proteína componente do citoesqueleto – o emaranhado interno de tubos e filamentos que dão forma às células. A proteína, chamada tubulina, é necessária para apoiar o rápido crescimento das células cancerígenas e é o alvo de várias outras quimioterapias, incluindo o Taxol (paclitaxel).

Remédios do fundo do mar

Mas a síntese de Kishi era prática por gerar apenas pequenas quantidades de halicondrina B – o que não era suficiente para fazer o composto atravessar os testes pré-clínicos e clínicos, pondera David Newman, agora chefe do Ramo de Produtos Naturais do NCI. Newman decidiu que iria simplesmente isolar o composto a partir de amostras naturais. Então ele foi para o mar, procurar o desejado composto.

Newman e sua equipe coletaram, das águas profundas da Nova Zelândia, mais de uma tonelada de Lissodendoryx, outro tipo de esponja que também possui halicondrina B. Ele também se uniu a pesquisadores para produzir mais dessas esponjas, utilizando hidroaviões em remotas fazendas aquáticas onde as esponjas cresciam agarradas a linhas, que pendiam 40 metros abaixo das bóias. A recompensa por esses esforços: apenas 300 miligramas de halicondrina B, o equivalente a alguns grãos de arroz. “Meu cabelo ficou branco com o resultado da halicondrina B”, brinca ele.

Enquanto isso, a Eisai Pharmaceuticals, de Tóquio, tinha licenciado a patente do método de Kishi e começou  a sintetizar centenas de análogos do composto. A pesca de Newman na Nova Zelândia foi o suficiente para conduzir estudos comparativos com alguns daqueles análogos. Um deles, a eribulina, era mais potente que a halicondrina B e também substancialmente menor e mais fácil de produzir, mas ainda possuía 19 estereocentros (vide estrutura) e sua produção em escala comercial parecia imperscrutável.

A Eisai afirma que a eribulina precisa de 62 passos para ser sintetizada – um processo notavelmente longo para uma droga comerciável. Inicialmente, a companhia estava apreensiva com o projeto, lembra Kishi. No entanto, após os estudos da fase I terem mostrado que a droga era segura – e revelarem traços de sua eficácia clínica – “todos os ‘poréns’ desapareceram”.

Outros testes clínicos mostraram que a eribulina aumenta a expectativa de vida de pacientes com câncer de mama em estágio avançado em 2,5 meses para aqueles que não estão se beneficiando de outras quimioterapias, como o Taxol, que também é um derivado natural. Os analistas sugerem que a eribulina pode comandar um mercado de 1 bilhão de dólares se for aprovada para o tratamento de outros tipos de câncer.

Poucas outras companhias farmacêuticas têm estado inclinadas a apostar em produtos naturais complexos. Durante os anos 1990, muitas abandonaram quase totalmente a química de produtos naturais, concentrando-se mais em verificar grandes bibliotecas de substâncias químicas sintéticas para candidatos a drogas, conta Michael Jirousek, que já trabalhou com a síntese de halicondrina B e agora é diretor científico e co-fundador da Catabasis, uma companhia de biotecnologia em Cambridge, Massachusetts, “Examinar produtos naturais e isolar os ingredientes ativos está se tornando uma arte perdida”, lamenta.

Aqueles que propõem a síntese total apontam a eribulina como prova de que sua abordagem, apesar de árdua, pode ser altamente bem sucedida. Phil Baran, um químico sintético do Instituto de Pesquisa Scripps em La Jolla, na Califórnia, afirma que mais investigadores jovens estão entrando nesse campo e que as melhorias nas técnicas químicas estão tornando possível sintetizar moléculas complexas adicionais por rotas comerciais viáveis. “Conforme os avanços em química orgânica se tornam cada vez maiores”, diz ele, “Acredito que começaremos a ver muito mais compostos complexos sendo procurados pelas companhias”.

Telomerase reverte processo de envelhecimento

Rejuvenescimento dramático de ratos envelhecidos prematuramente aponta possível terapia

Por Ewen Callaway

Fonte: Scientific American

Um estudo com ratos sugere que o envelhecimento prematuro pode ser revertido pela reativação de uma enzima que protege as pontas dos cromossomos.

Ratos alterados para não possuírem essa enzima, chamada telomerase, se tornam prematuramente decrépitos, mas recuperam a saúde quando a enzima é reintroduzida. A descoberta, publicada online em 28 de Novembro na Nature, aponta que algumas desordens caracterizadas pelo envelhecimento precoce poderiam ser tratadas ao se aumentar a atividade da telomerase. (Scientific American é parte do Nature Publishing Group.)

Isso também oferece a possibilidade de o envelhecimento humano normal poder ser retardado pelo re-despertar da enzima nas células em que ela parou de funcionar, afirma Ronald DePinho, um geneticista do câncer do Instituto de Câncer Dana-Farber e da Harvard Medical School em Boston, Massachusetts, que conduziu o novo estudo. “Esse trabalho tem implicações que nos levam a considerar a telomerase como uma intervenção antienvelhecimento mais séria”.

Outros cientistas, no entanto, apontam que ratos sem telomerase não são bons substitutos para o processo normal de envelhecimento. E mais que isso: aumentar a telomerase em humanos pode encorajar o crescimento de tumores.

Juventude Eterna

Depois de sua descoberta nos anos 1980, a telomerase ganhou a reputação de “fonte da juventude”. Os cromossomos têm capas de DNA repetitivo em suas pontas chamadas de “telômeros”. Toda vez que as células se dividem seus telômeros se encurtam, o que os leva a pararem de se dividir e faz com que morram. A telomerase previne esse declínio em alguns tipos de células, incluindo as células-tronco, ao aumentar o comprimento dos telômeros e a esperança era que, ao ativar a enzima, fosse possível retardar o envelhecimento celular.

Duas décadas depois, os pesquisadores estão percebendo que o papel da telomerase no envelhecimento é muito mais delicado do que se pensava. Alguns estudos descobriram uma associação entre telômeros curtos e morte prematura, enquanto outros não conseguiram confirmar essa ligação. Pessoas com doenças raras, caracterizadas por telômeros encurtados ou mutações na telomerase, parecem envelhecer prematuramente, apesar de alguns tecidos serem mais afetados que outros.

Quando ratos são modificados para ficarem completamente sem telomerase, seus telômeros vão se encurtando progressivamente no curso de várias gerações. Esses animais envelhecem muito mais rápido que ratos normais – eles quase não são férteis e sofrem de doenças relacionadas à idade, como osteoporose, diabetes e neurodegeneração. Além disso, eles morrem jovens. “Se verificarmos todos os dados ao mesmo tempo, teremos a idéia de que a perda da telomerase pode ser um causador muito importante do processo de envelhecimento”, observa DePinho.

Para descobrir se esses efeitos dramáticos eram reversíveis, a equipe de DePinho modificou os ratos de modo que a telomerase inativa pudesse voltar a funcionar se os animais fossem alimentados com um composto chamado de 4-OHT. Os pesquisadores permitiram que ratos chegassem à idade adulta sem a enzima e, então, reativaram-na durante um mês. Um mês depois, avaliaram a saúde dos animais.

“O que realmente nos pegou de surpresa foi a reversão dramática dos efeitos que vimos nesses animais”, surpreende-se DePinho. Ele descreve o resultado como “quase um efeito ‘Ponce de Leon’ – uma referência ao explorador espanhol Juan Ponce de Leon, que saiu em busca da mítica Fonte da Juventude. Os testículos secos voltaram ao normal e os animais se tornaram férteis novamente. Outros órgãos, como o baço, o fígado e os intestinos, se recuperaram de seu estado degenerado.

O pulso de telomerase de um mês também reverteu os efeitos do envelhecimento no cérebro. Os ratos que tiveram a atividade da telomerase restaurada apresentaram cérebros notavelmente maiores do que os animais que ainda estavam sem a enzima. Além disso, as células progenitoras neurais – que produzem novos neurônios e células cerebrais de apoio – voltaram a funcionar.

“Isso nos dá a sensação de que há um ponto de retorno para as doenças associadas à idade”, avalia DePinho. Vale a pena procurar drogas que aumentam a atividade da telomerase como possível tratamento para doenças raras caracterizadas pelo envelhecimento precoce, considera ele, e talvez até para problemas relacionados à idade mais comuns.

Ligação com o Câncer

O problema é que a telomerase frequentemente se transforma em cânceres humanos e parece ajudar os tumores pré-existentes a crescerem ainda mais rápido. Mas DePinho argumenta que a telomerase deve prevenir que as células saudáveis se tornem cancerosas ao prevenir danos ao DNA.

David Sinclair, um biólogo molecular da Harvard Medical School, em Boston, concorda que há evidências de que a ativação da telomerase possa prevenir tumores. Se o tratamento puder se tornar seguro, adiciona ele, “poderia levar a descobertas nas áreas de recuperação de funções de órgãos nos mais velhos e ao tratamento de uma variedade de doenças de envelhecimento”.

Outros pesquisadores são menos confiantes no que se refere à telomerase poder ser domada com segurança. “O rejuvenescimento dos telômeros é potencialmente muito perigoso a menos que você tenha certeza que não vá estimular o câncer”, pondera David Harrison, que pesquisa o envelhecimento no Jackson Laboratory em Bar Harbor, no estado americano do Maine.

Harrison também questiona se ratos sem telomerase são um bom modelo para o envelhecimento humano. “Eles não estão estudando o envelhecimento normal, mas um envelhecimento bastante anormal que causaram em ratos”, considera ele. Tom Kirkwood, que dirige o Instituto para o Envelhecimento e Saúde na Newcastle University, no Reino Unido, concorda, apontando que a erosão dos telômeros “com certeza não é a causa única, e nem mesmo a causa dominante” do envelhecimento humano.

DePinho reconhece que há mais no envelhecimento do que telômeros encurtados, particularmente em idades mais avançadas, mas argumenta que a terapia com telomerase pode um dia ser combinada com outras terapias que visam os mecanismos bioquímicos do envelhecimento. “Essa pode ser uma de várias coisas que precisamos fazer para aumentar a expectativa de vida e a vida saudável”, conclui.

A Língua de Darwin

Criei esse blog com o intuito de publicar notícias científicas de ponta, traduzidas das principais e mais respeitadas fontes científicas do mundo (Nature, Scientific American, New Scientist, Science, etc...). No entanto, não esperava que meu primeiro artigo fosse ser publicado tão rapidamente. Pelas datas, meu trabalho foi publicado dia 22/11, mas só agora eu fiquei sabendo! Assim sendo, decidi dedicar o primeiro post à minha (primeira!) publicação. Peço desculpas adiantadas aos leitores (?) por esta exibição de orgulho sem precedentes, mas espero que entendam minha alegria! Foi minha PRIMEIRA publicação! E saiu logo em Scientific American Brasil!

É sobre linguística evolutiva! Um trabalho pequeno, que ficou menor ainda por conta da limitação de caracteres e isso impediu um desenvolvimento maior. Mas isso é o de menos! Os princípios básicos estão expostos, ainda que de maneira sucinta e tanto quanto grosseira. Espero que me perdoem (quem?). Se se interessarem, podem clicar

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