Dia: 29 de julho, 2017
Uma nova teoria física para a origem da vida
Primeiramente, por que a vida existe?
Hipóteses populares creditam uma sopa pré-biótica, uma imensa quantidade de raios e um tremendo golpe de sorte. Mas, se uma nova teoria estiver correta, a sorte pode ter exercido um papel mínimo. Em vez disso, de acordo com o físico que propõe a ideia, a origem e a subsequente evolução da vida seguem um padrão das leis fundamentais da natureza e “deve ser tão natural quanto pedras rolando por uma ladeira”.
No ponto de vista da Física, há uma diferença essencial entre seres vivos e aglomerados inanimados de átomos de carbono: o primeiro tende a ser bem melhor em absorver a energia do seu ambiente e dissipar ela em forma de calor. Jeremy England, 31, professor no MIT (Massachusetts Institute of Technology), tem desenvolvido uma fórmula matemática que ele acredita que possa explicar essa capacidade. A fórmula, baseada em uma física já conhecida, indica que, quando um grupo de átomos é guiado por uma fonte externa de energia (tal como o Sol ou combustíveis químicos) e cercada por um meio que mantenha o calor (como o oceano ou a atmosfera), ele provavelmente irá se reestruturar gradualmente, de forma a dissipar cada vez mais energia. Isso poderia significar que, em determinadas condições, a matéria pode inevitavelmente adquirir o atributo físico associado à vida.
“Você começa com um aglomerado aleatório de átomos, e, se você deixá-lo exposto à luz por um determinado tempo, não seria surpreendente se você conseguisse uma planta”, diz England.
A teoria de England está destinada a fundamentar e sustentar, ao invés de substituir, a teoria da evolução de Darwin, que pode prover uma poderosa descrição da vida. “Eu certamente não estou dizendo que as ideias darwinianas estão erradas”, ele explica. “Muito pelo contrário. Eu só estou dizendo que, de acordo com a perspectiva da Física, você pode chamar a evolução darwiniana de um caso específico de um fenômeno generalizado”
Sua ideia, detalhada em um paper e mais bem elaborada em palestras das quais ele está dando para universidades ao redor do mundo, gerou uma polêmica entre seus colegas, que veem isso como um tênue ou um potencial avanço.
England avançou “um bravo e importante passo”, diz Alexander Grosberg, professor de Física na Universidade de Nova Iorque, que tem seguido os trabalhos de England desde os primeiros estágios. A “grande esperança” é como ele tem identificado o princípio da física subjacente que vem conduzindo a origem e a evolução da vida.
“Jeremy é apenas o mais brilhante jovem cientista do qual eu já ouvi falar”, diz Atilla Szabo, um biofísico do Laboratório de Físico-Química do NIH (National Institutes of Helth), que apoiou England e sua teoria depois de conhecê-lo em uma conferência. “Eu fiquei surpreso com a originalidade das ideias”.
Outros, tal como Eugene Shakhnovich, um professor de Química, Bioquímica e Biofísica na Universidade de Havard, não estão convencidos. “As ideias de Jeremy são interessantes e potencialmente promissoras, mas, neste ponto, ele é bastante especulativo, especialmente quando está se referindo ao fenômeno da vida”, diz Shakhnovich.
Os resultados teóricos de England são considerados válidos. É, em sua interpretação, o que os torna improváveis. Mas já há ideias de como testar essa interpretação no laboratório.
“Ele está tentando algo radicalmente diferente”, diz Mara Prentiss, professora de física da Universidade de Harvard. “Em linhas de organização, eu acho que ele tem uma ideia fabulosa. Certa ou errada, valerá muito a pena a sua investigação”
Simulação gráfica por Jeremy England e seus colegas, onde mostra um sistema de partículas confinadas dentro de um líquido viscoso do qual as partículas destacadas de turquesa são estimuladas por uma força. Depois de um tempo (de cima para baixo), a força provoca a formação de mais ligações entre as partículas.
Na sua monografia O que é vida?, em 1944, o eminente físico quântico Erwin Schrödinger argumentou que isto é o que os seres vivos precisam. Uma planta, por exemplo, absorve extremamente a luz solar, usa ela para produzir açúcares e “ejeta” luz infravermelha. A entropia total do universo aumenta durante a fotossíntese à medida que a luz solar se dissipa.
A vida não viola a Segunda Lei da Termodinâmica, mas até recentemente, físicos eram incapazes de usar a Termodinâmica para explicar porque ela deve surgir em primeiro lugar. Na época de Schrödinger, eles só poderiam resolver as equações da Termodinâmica aplicadas em sistemas fechados em equilíbrio. Na década de 60, o físico belga Ilya Prigogine teve progresso em prever o comportamento de sistemas abertos movidos por fontes de energia internas (o motivo dele ter ganho o Prêmio Nobel de Química em 1977). Mas o comportamento dos sistemas que estavam longe de um equilíbrio, conectados com o ambiente externo e fortemente influenciados por fontes externas de energia, não poderiam ser previstos.
A situação mudou mais tarde. Na década de 90, devido, principalmente, ao trabalho de Chris Jarzynski, agora na Universidade de Maryland, e de Gavin Crooks, agora no Labotarótio Nacional Lawrence Berkeley. Jarzynski e Crooks mostraram que a entropia produzida por um processo termodinâmico, tal como o resfriamento de um copo de café, corresponde a uma simples razão: a probabilidade de que os átomos vão submeter-se a tal processo dividida pela probabilidade deles sofrerem o processo inverso (isto é, a interação espontânea de tal modo que o café aquece). A fórmula, ainda que rigorosa, poderia ser, em princípio, aplicada para qualquer processo termodinâmico, não importando o quão rápido ou longe do equilíbrio. “Nossa compreensão do equilíbrio de Mecânica Estatística melhorou muito”, Grosberg disse. England, que é treinado em Física e Bioquímica, começou seu próprio laboratório no MIT há dois anos e decidiu aplicar o seu conhecimento de Física Estatística em biologia.
Usando a formulação de Jarzynski e Crooks, ele derivou uma generalização da Segunda Lei da Termodinâmica que atribui a certos sistemas de partículas com certas características: os sistemas são fortemente movidos por uma fonte externa de energia tal como uma energia eletromagnética, e eles podem descartar calor em um banho térmico. Essa classe de sistemas inclui todos os seres vivos. England, então, determinou o quanto os sistemas tendem a evoluir ao longo do tempo à medida que a irreversibilidade aumenta. “Nós podemos mostrar, de forma muito simples, a partir da fórmula, que os resultados evolutivos vão ser aqueles que absorvem e dissipam mais energia para o ambiente externo, no caminho para chegarem lá”, ele diz. As descobertas fazem um senso intuitivo: partículas tendem a dissipar mais energia quando elas são estimuladas por uma força motriz.
“Isto significa que os aglomerados de átomos rodeados por um banho de certa temperatura, como a atmosfera ou o oceano, devem tender, ao longo do tempo, a se organizarem para repercutir melhor com as fontes de trabalho mecânicas, eletromagnéticas ou químicas nos seus ambientes”, England explica.
A auto-replicação (ou reprodução, em termos biológicos), é o processo que move a evolução da vida na Terra. É um mecanismo pelo qual um sistema pode dissipar uma ascendente quantidade de energia ao longo do tempo. Como England cita, “uma boa forma de se dissipar é fazendo cópias de si mesmo”. Em um paper para Journal of Chemical Physics, ele informou o mínimo teórico para que a dissipação possa ocorrer durante a auto-replicação das moléculas de RNA e das células bacterianas, e mostrou que é muito perto dos reais valores de dissipação que esses sistemas podem ter enquanto replicam. Ele também mostrou que o RNA, o ácido nucleico, que muitos cientistas acreditam que serviu como precursor do DNA, é particularmente um material simples e “barato”. Uma vez que o RNA surgiu, ele argumenta, a sua “aquisição darwiniana” não foi, talvez, surpreendente. A química da sopa pré-biótica, mutações aleatórias, geografia, eventos catastróficos e outros inúmeros fatores contribuíram para os detalhes da diversidade das fauna e flora do planeta. Mas, de acordo com a teoria de England, o princípio subjacente que conduz todo o processo é resultado da adaptação orientada à dissipação da matéria.
Esse princípio também se aplicaria à matéria inanimada. “É muito tentador especular os fenômenos da natureza, nós podemos, agora, caber nessa grande tenda de organização e adaptação pela dissipação-condução”, England diz. “Muitos exemplos como esse poderiam estar bem debaixo do nosso nariz, mas não os notamos porque não temos estado a observá-los”.
Cientistas já observaram a auto-replicação em sistemas inanimados. De acordo com a nova pesquisa, liderada por Philip Marcus, da Universidade da Californa, Berkley, e divulgada na Physical Review Letters, em Agosto, vórtices em fluidos turbulentos replicam-se espontaneamente através da energia da matéria ao seu redor. Em um outro paper publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, Michael Brenner, um professor de Matemática Aplicada e Física de Harvard e seus colaboradores apresentaram modelos teóricos e simulações de microestruturas que se auto-replicam. Esses aglomerados de microesferas, especialmente revestidas, dissipam energia por estimular esferas próximas a formar aglomerados idênticos. “Isto se liga muito ao que Jeremy está dizendo”, Brenner diz.
Além da auto-replicação, a organização estrutural é outro meio pelo qual os sistemas são fortemente impulsionados para dissipar energia. Uma planta, por exemplo, é melhor em capturar e rotear a energia solar através de si que um aglomerado de átomos de Carbono não estruturados. Assim, England argumenta que, sob certas condições, a matéria irá espontaneamente se auto-organizar. Essa tendência poderia explicar a ordem interna dos seres-vivos e de muitas estruturas inanimadas. “Flocos de neve, dunas de areia e vórtices turbulentos, todos têm em comum que são estruturas definitivamente moldadas que surgem em muitos sistemas de partículas conduzidos por um processo dissipativo”, ele diz. Condensação, vento e resistência do ar são relevantes processos nesses casos particulares.
“Ele está me fazendo pensar que a distinção entre seres-vivos e inanimados é apagada”, diz Carl Franck, um Físico Biológico da Universidade de Cornell, em um e-mail. “Estou particularmente impressionado por essa noção de quando um considera sistemas tão pequenos quanto circuitos químicos envolvendo algumas biomoléculas.
A ideia ousada de England, muito provavelmente, irá sofrer um exame bastante detalhado nos anos seguintes. Ele está, por enquanto, trabalhando apenas com simulações gráficas feita em computador para testar a sua teoria de que os sistemas de partículas adaptam suas estruturas para facilitar a dissipação de energia. O próximo passo será fazer experimentos em sistemas reais.
Prentiss, que dirige um laboratório de Biofísica Experimental em Havard, diz que a teoria de England pode ser testada a partir da comparação de células com diferentes mutações e procurando a correlação entre a quantidade de energia que as células dissipam com as suas taxas de replicação. “É preciso ter cuidado porque uma mutação poderia ter resultados diferentes”, ela diz. “Mas se alguém continuar fazendo muitos desses experimentos em diferentes sistemas e se são de fatos correlacionados, isto quer dizer que ele é o princípio de organização correto”.
Se a teoria estiver correta, a mesma física que se identifica como responsável pela origem dos seres-vivos poderia explicar a formação de mais outras estruturas padronizadas na natureza. Flocos de neve, dunas de areia e vórtices auto-replicativos em um disco protoplanetário podem ser exemplos de uma adaptação à dissipação. Imagem por: Wilson Bentley
Se a teoria estiver correta, a mesma física poderia explicar a formação de mais outras estruturas padronizadas na natureza. Flocos de neve, dunas de areia e vórtices auto-replicativos em um disco protoplanetário podem ser exemplos de uma adaptação à dissipação. Imagem por: Wilson Bentley
Brenner diz que ele espera conectar a teoria de England com as suas próprias construções de microesferas e determinar se a teoria prediz corretamente que os procedimentos de auto-replicação e auto-montagem possam ocorrer – “uma questão fundamental na ciência”, ele diz.
Ter um princípio fundamental da vida evolução daria a pesquisadores uma perspectiva mais ampla sobre o surgimento da estrutura e a sua função nos seres-vivos, muitos dos pesquisadores dizem. “A seleção natural não explica certas características”, diz Ard Louis, um biofísico da Universidade de Oxford, em um e-mail. Essas características incluem uma mudança hereditária para a expressão genética chamada “metilação”, o aumento da complexidade na ausência da seleção natural, e certas mudanças moleculares que ele recentemente estudou.
Se a abordagem de England continuar sendo testada, ela poderá liberar mais ainda os biólogos e fazer com que eles busquem mais a explicação darwinista para todas as adaptações e permitir com que eles pensem mais de modo geral, em termos da organização orientada pela dissipação. Eles podem achar, por exemplo, que “a razão que um organismo mostra certa característica X ao invés de Y talvez não seja porque X é mais capaz que Y, mas sim porque as restrições físicas tornaram mais fácil evoluir para X do que para Y”, Louis diz.
“As pessoas muitas vezes ficam presas pensando sobre seus problemas individuais”, Prentiss diz. Querendo ou não, as ideias de England virão a ser exatamente certas, ela diz, “pensar de forma mais ampla fará com que muitas descobertas científicas sejam feitas”.
Artigo por Natalie Wolchover, publicado no site da Simons Foundation, em 22 de Janeiro de 2014, com título A New Physics Theory of Life e no site da Scientific American, em 28 de Janeiro de 2014, com o mesmo título.
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*Fonte: universoracionalista
Um rolê até Triunfo
Outro sábado incrível para um belo rolê de motos com os amigos. Dessa vez eu, o Rafa e Luís Carlos, saindo no começo da tarde para uma empreitada que fiz esses tempos com outros amigos e agora procuramos repetir a dose, só que eles ainda não conheciam esse roteiro. Fomos até Triunfo com o intuito de atravessar o rio Jacuí com as nossas motos pela balsa. Taí uma boa dica para você também pegar a estrada e fazer essa função. Vale a pena para quem curte uma aventura de leve, pode ser de carro mesmo, não precisa ser como nós, que fomos de moto. Quem gosta de pegar a estrada, descobrir novos lugares, ver novas paisagens, deveria conferir essa.
A empreitada começa daqui seguindo para Passo do Sobrado, logo depois vem Vale Verde (RS 244), daí seguindo adiante até General Câmara, onde fizemos uma parada estratégica para uma água, um café e banheiro. Depois seguimos adiante onde tem a ponte do Rio Jacuí. Dessa vez ao invés de cruzarmos direto a ponte rumo à São Jerônimo, resolvemos dar uma brecada no roteiro. Descemos até as margens do rio Jacuí, logo embaixo da ponte numa prainha que tem por lá. Uma parada rápida, algumas fotos, conversa fiada e retomamos o roteiro inicial novamente. Em frente e avante até São Jerônimo (RS), onde entramos na cidade e depois pegamos uma breve trecho de estrada de chão até o ancoradouro da balsa de veículos, para então atravessarmos o rio e assim chegar em Triunfo (RS), na outra margem.
Travessia tranquila, sem nenhum perrengue, aliás, nem precisamos esperar muito na fila pela chegada da balsa e ser a nossa vez. Ah! Só por curiosidade, o custo para cada moto é de R$2,55 e a travessia em si leva apenas alguns minutos (sei lá, calculo a grosso modo algo em torno de uns 10 min). Outra informação pertinente é a de que esses serviço de travessia para veículos funciona 24hs por dia e a cada meia hora tem saída de balsa.
Chegando na outra margem, já em Triunfo (cidade histórica do Rio Grande do Sul – por causa da Revolução Farroupilha – terra onde nasceu Bento Gonçalves), demos uma passada na praça da Igreja Bom Jesus (erguida em 1754), outra parada, uma curtida no local e depois seguimos em frente.
Agora vem outra coisa interessante para deixar de recado aqui… Cara! Como eu curto esse trajeto da RS 470 que liga Triunfo até até a 287 (pertinho do trevo que bifurca o caminho para Montenegro ou Porto Alegre). Um asfalto bom com uma pista muito legal e uma paisagem de campo bonita, inclusive com vários trechos de árvores ao redor da pista. Sério, é muito legal. É bom andar de moto ali, dá aquela sensação clichê de “liberdade” de comercial de moto que os comerciais de TV tentam te empurrar guela abaixo – sentir o vento e tal…. rsrsrsrsrssrs
Ah! ali tem isso…kkkkk. Tudo bem que eu também curto bastante os caminhos da serra, aliás, os “mais” bonitos aqui do sul com certeza, mas esse meu chapa, tem uma vibe muito legal também. Mas só sabe quem por ali passa. Pronto, falei!
Daí com a turma já na tradicional 286, que é o caminho master POA/ V.Aires e já rodamos tantas vezes por ali, demos uma parada na Casa do Mel (outra boa dica para viajantes – anote aí, tem um ótimo pastel). Não, isso aqui não é jabá de blog. é dica mesmo!
De resto era então voltarmos para casa. Só que agora teríamos de enfrentar uma situação ruim, diga-se, é que nesse horário de final de tarde o sentido da viagem que teríamos pela frente é todo com o sol batendo direto no rosto/olho. e quando digo direto, é direto mesmo. Putz, não tem como. É assim e foda-se. Mas tudo OK, faz parte.
Tudo tranquilo, mais um rolê que durou a tarde toda e fomos de boa, sem pressa nem correria. mais um sábado MUITO bem aproveitado, acredite-me. Thanks.
Ah! Ia já me esquecendo. Sim, teve aquele momento engraçado-motocicletêichãn-imbecil-da-vez novamente, foi quando na ida estávamos ainda antes de General Câmara e dois motoqueiros de CG nos ultrapassam completamente deitados – retinhos, tipo o Ultraman voando), só de bermuda e chinelos…..kkkkkkk. Cara, pelo jeito ainda vai ter o dia em que vou ver um belo tombo de um desses garotos abilolados cairem (e não é praga minha! Sério!). A coisa é muito louca, eles deveriam estar a mais de 100km/h naquela pose. E claro que isso é um fenômeno psicológico que merece ser estudado ainda – o garoto vês alguns motociclistas passarem em grupo por eles, daí automaticamente deve ocorrer um start qualquer no seu cérebro que liga alguma enzima maluca que o faz ter prazer de se submeter a um exercício extremo de “enrolação-de-cabo-plus” em sua CG e nos ultrapassar de qualquer modo, cusrte o que custar, para provar alguma coisa – que eu realmente não sei o que é…kkkk Talvez isso seja um ritual xamãnico-on-the-road qualquer que eu desconheça. Mas acontece, ah… acontece. e seguido!
*Abaixo algumas imagens da empreitada de hoje.
YESOMAR – “Gigantes do Rock Gaúcho vol 2” FULL ALBUM
É com prazer que tornamos público mais um grande sonho de nossas vidas. Está no ar o “Gigantes do Rock Gaúcho Vol. 2”, o segundo episódio desta jornada que visa somar, unir e fortalecer a cena musical brasileira. (Junior Sebastiany – Yesomar)
*Lançado em primeira mão no YouTube, em agosto será disponibilizado em CD e estará nas principais plataformas de streaming.
.Produzido entre março e julho deste ano no Estúdio Toca, o disco com 10 faixas conta com os ilustres convidados: Claudio Heinz (Os Replicantes), Paulo Dionisio (Produto Nacional), Bebeto Alves (Los 3 Plantados), Julio Reny (Cowboys Espirituais), King Jim (Garotos da Rua), Nei Van Soria (TNT, Os Cascavelletes), Fredi Chernobyl (Comunidade Nin-Jitsu), Felipe Messa (Pupilas Dilatadas), Nenung (A Barata Oriental, Os The Darma Lóvers e Nenung & Projeto Dragão), Eduardo Branca (M16 e Santíssima Trindade), Lucio Dorfman, Alemão Ribeiro (Cabala), Rafael Farina Casarin, Ricardo Leitão Duarte, Fabiane Fyah Rocha, Madamme Gaby e Simone Schuster.
Para escutar:
BanjomanBold 