Scientific American Brasil - Edição 175 - (Agosto 2017)

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10 ÃO 0 PÁ PR G E IN M A IU S M

Agosto 2017 | www.sciam.com.br

ANO 15 | no 175 R$ 19,90 | 4,90 €

MAI

S

A CIRURGIA QUE CURA DIABETES Procedimento pode amenizar e até extinguir doença crônica

O SUMIÇO DOS VIKINGS

AS TEIAS DA MEMÓRIA

Estudos explicam por que eles abandonaram a Groenlândia

BURACOS NEGROS EXPLICAM MATÉRIA ESCURA?

Gigantes cósmicos podem ser resposta para o enigma

9 771676 979006

Revolução na tecnologia revela o modo como nosso cérebro conecta lembranças e modula nossa experiência do mundo

00175

MEMÓRIA

ISSN 1676-9791

EDIÇÃO N 175 - AGOSTO|2017

AS TEIAS DA

AG O S TO 2 0 17 ANO 15

GENÉTIC A

22

Destravando o mistério da ELA Mutações recém-detectadas trazem pistas de como a doença destrói os neurônios motores e rouba a mobilidade dos doentes. Achados podem levar a terapias medicinais contra um mal que há muito resiste a tratamentos. Leonard Petrucelli e Aaron D. Gitler A R Q U E O LO G I A

28

O sumiço dos vikings da Groenlândia Por centenas de anos a ilha foi um posto avançado gelado, mas por fim as colônias entraram em colapso. Novas descobertas elucidam esse declínio enigmático. Zach Zorich CIÊNCIA MARINHA

36

Sem rumo no mar A acidificação dos oceanos pode alterar o comportamento de organismos subaquáticos de maneiras desastrosas. Danielle L. Dixson

76 R E P O R TAG E M E S PE C I A L

60 Como as cidades poderiam nos salvar Áreas urbanas podem melhorar o planeta, assim como a vida das pessoas, se as projetarmos para serem mais eficientes no uso de energia, água, alimentos e minerais. William McDonough

A P R E N D I Z AG E M D E M ÁQ U I N A

40

Por uma IA mais humana A inteligência artificial vem passando por uma renovação desde que começou a incorporar nosso conhecimento sobre como as crianças aprendem. Alison Gopnik

64 Explorando o lixo Transformar resíduos caros em recursos valiosos pode tornar cidades altamente eficientes. Michael E. Webber

CAPA: GETTY IMAGES ( cabeça e padrão de web); NESTA PÁGINA: GETTY IMAGES ( dançarinos)

B I O LO G I A

76

A evolução da dança Os humanos dançam só por lazer ou a dança ajudou nossos ancestrais a sobreviverem há milhares de anos? Thea Singer

C O S M O LO G I A

54 Buracos negros do início dos tempos Uma população invisível de buracos negros que nasceu menos de um segundo depois do Big Bang pode resolver o mistério da matéria escura. Juan García-Bellido e Sébastien Clesse

Pesquisas brasileiras no continente gelado permitem conhecer a história do planeta e até acompanhar as variações climáticas em nosso país. Mas, apesar dos bons resultados até aqui, o futuro é incerto devido à carência de verbas. Martha San Juan França

Uma teia móvel de veículos dotados de sensores e cruzamentos inteligentes transformará o modo como nos deslocamos pela cidade. Carlo Ratti e Assaf Biderman

A rede intrincada da memória Uma revolução técnica fornece dicas sobre como o cérebro conecta memórias, um processo fundamental para compreender e organizar o mundo ao nosso redor. Alcino J. Silva

A N TÁ R T I C A

88 Desafio na neve

70 Trânsito inteligente

NEUROCIÊNCIA

46

C I DA D E S S U S T E N TÁV E I S

MEDICINA

82

Operação: diabetes Cirurgia que encurta os intestinos elimina a doença; e novas evidências mostram que os intestinos — e não só a insulina — podem ser responsáveis pela enfermidade. Francesco Rubino

C A PA Novas tecnologias estão começando a mostrar como as lembranças são associadas, uma propriedade essencial para que se possa integrar imagens, sons e sensações. Problemas na junção destes elementos costumam acontecer devido a doenças psiquátricas e ao envelhecimento.

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5 Carta do editor FÓRUM

7 C,T&I é investimento, não despesa Nossa produção científica se multiplicou por sete em vinte anos, mas ainda carecemos de uma política de Estado Helena B. Nader C I Ê N C I A E M PAU TA

8 Não podemos evitar futuros surtos de doenças Contudo, os Estados Unidos podem minimizar o 8

perigo com um grande fundo de emergência de saúde

9 Memória 10 Avanços - Atlântida amazônica - Ursos dançantes - Nascidos para ser bons pais - O material dos sonhos - Plantas podem ouvir? - Segredos e mentiras - Florestas minguantes - Foguetes quentes 12

- O ajudante robô da vovó - Território desconhecido DE SAFIOS DO COSMOS E CÉU DO MÊ S

18 Entre mininetunos e superterras Mundos alienígenas ajudam a entender formação de planetas no Sistema Solar Salvador Nogueira

96 Livros CIÊNCIA EM GR ÁFICO

98 O pico de bebês Nascimentos culminam em dias úteis durante os turnos de trabalho diurno. 16

4 Scientific American Brasil, Agosto 2017

Mark Fischetti e Zan Armstrong

CARTA DO EDITOR

Pablo Nogueira é editor da Scientific American Brasil.

Segredos do intestino e da memória A crescente incidência de diabetes melito é um dos grandes problemas de saúde pública de nosso planeta. Segundo dados da Organização Mundial da Saúde, a doença afetava 108 milhões de pessoas em 1980. Em 2014 o total estimado já ultrapassava os 422 milhões e, segundo algumas previsões, podem ser 592 mihões de casos em 2035. Embora considerada doença típica de sociedades afluentes, os dados mostram que seu crescimento tem incluído também nações com renda per capita baixa ou média As estimativas sugerem que, em 2035, 80% dos casos estarão no mundo em desenvolvimento. O impacto do diabetes no organismo pode ser severo. Pacientes podem experimentar problemas urinários, dificuldades para enxergar, fadiga, dores de cabeça, confusão. Casos mais extremos podem levar à amputação de membros inferiores, cegueira e morte. O mal é uma doença crônica, progressiva e sem cura. Mas um efeito colateral gerado por um procedimento cirúrgico destinado originalmente a tratar de outro probema de saúde pode representar uma esperança de, pelo menos, ampliar as possibilidades de tratamento. Este é o tema do artigo “Operação diabetes” que você pode ler nesta edição. No texto, o cirurgião Francesco Rubino conta como seu interesse pelas cirurgias bariátricas, destinadas a promover redução de peso, terminaram por levá-lo a investigar o possível uso dessas técnicas como ferramenta para diminuir os índices de glicose no sangue. Após duas décadas de pesquisas, já há estudos mostrando que aproximadamente 50% dos pacientes que passaram por essas cirurgias experimentaram uma remissão da doença após o procedimento, e permaneceram assim por anos. Os demais apresentaram uma importante redução em suas taxas de glicose sanguínea que lhes

permitiu reduzir bastante o uso de medicação.Não se sabe com precisão como isso ocorre. O que está claro é que é a redução do trato gastrointestinal que gera as mudanças fisiológicas. A boa notícia é que o uso dessas cirurgias como tratamento para o diabetes já deixou de ser experimental, na medida em que é recomendado por mais de 40 sociedades médicas de todo o mundo. O destaque de capa desta edição é o artigo “A rede intrincada da memória”, que trata da formação de lembranças associadas no cérebro. Esta associação entre lembranças é algo absolutamente corriqueiro em nosso funcionamento mental. Reconhecemos o rosto de alguém a quem não vemos há anos, e em sequência a mente recupera também o contexto onde aquele rosto nos surgiu originalmente. Mas explicar como esta vinculação é feita em termos de fisiologia cerebral é um desafio científico robusto. Os resultados estão mostrando que memórias criadas em intervalos de tempo próximo são armazenadas em populações sobrepostas de neurônios. O terceiro destaque para esta edição fica por conta do artigo “Desafio no gelo”, em que a jornalista Martha San Juan traz um panorama dos resultados que foram obtidos pela pesquisa científica brasileira na Antártica dos anos 1990 para cá. O fato é que o crescimento no volume e na qualidade do trabalho feito pelos cientistas brasileiros na região não os poupou da escassez de recursos que afeta todo o setor de C,T&I em nosso país. Esta crise, e as mudanças necessárias para superá-la, são aliás tema de um artigo exclusivo de Helena Nader, que encerra seu mandato à frente da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência. Esta edição traz ainda artigos tratando de buracos negros, cidades sustentáveis e as razões por que dançamos. Boa leitura!

ALGUNS COLABORADORES

Leonard Petrucelli é professor e presidente do departamento de neurociência da Clínica Mayo em Jacksonville, Flórida. Aaron D. Gitler é professor associado de genética na Faculdade de Medicina da Universidade Stanford. Zach Zorich é um jornalista frilancer do Colorado. Seu mais recente artigo para Scientific American descreveu como a construção das pirâmides de Gizé revolucionaram a organização social do Egito. Danielle L. Dixson é professora assistente de políticas e ciências marinhas da Universidade de Delaware. Ela estuda como as mudanças climáticas e a degradação de hábitats afetam o comportamento de organismos marinhos.

Alison Gopnik é professora de psicologia e professora associada de filosofia da Universidade da Califórnia em Berkeley. Suas pesquisas focam como as crianças pequenas aprendem sobre o mundo que as cerca. Alcino J. Silva é Professor Honorário e diretor do Centro Integrativo de Aprendizagem e Memória da Universidade da Califórnia em Los Angeles. Seu laboratório (www.silvalab.org) estuda mecanismos de memória, assim como as causas e os tratamentos relativos a distúrbios da memória. Juan García-Bellido é físico teórico e professor no Instituto de Física Teórica de Madri. Sua pesquisa gira em torno do Universo primordial, energia escura, buracos negros e gravidade quântica. García-Bellido é membro das missões Euclides e

da Antena Espacial para Interferometria Laser (Lisa), do Levantamento de Energia Escura e da Agência Espacial Europeia. Sébastien Clesse é um cosmólogo belga e pesquisador de pósdoutorado da Universidade Técnica da Renânia do NorteVestfália, em Aachen, Alemanha. Seu trabalho abrange inflação cósmica, gravidade modificada e buracos negros primordiais. Clesse participa da missão Euclides e colabora com o Arranjo de um Quilômetro Quadrado. William McDonough é um arquiteto inovador que capitaneou o design para um desenvolvimento sustentável. Ele é fundador da empresa William McDonough + Partners e da McDonough Innovation, além de cofundador do Instituto de Inovação de Produtos Berço a Berço.

Michael E. Webber é vice-diretor do Instituto de Energia, codiretor da instituição Clean Energy Incubator e professor de recursos energéticos na Universidade do Texas em Austin. Seu livro mais recente é Thirst for power: energy, water, and human survival (Yale University Press, 2016). Carlo Ratti é arquiteto e engenheiro, diretor do Senseable City Lab, no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, e fundador do estúdio de design Carlo Ratti Associati. Assaf Biderman é inventor, diretor associado do Senseable City Lab, e fundador da Superpedestrian, uma empresa voltada ao desenvolvimento de veículos robóticos para ocupação por uma ou duas pessoas. Thea Singer é uma jornalista de ciência de Boston com artigos

publicados, entre outros, por The Washington Post, MIT Technology Review e Psychology Today. Ela também é autora de Stress Less (Hudson Street Press, 2010). Clínico e cientista, Francesco Rubino é chefe do departamento de cirurgia bariátrica e metabólica do King’s College, de Londres, e cirurgião do Hospital King’s College. Ele é membro remunerado dos conselhos consultivos científicos da GI Dynamics e da Fractyl, companhias que desenvolvem tratamentos intestinais para diabetes, e é consultor das fabricantes de dispositivos médicos Ethicon e Medtronic. David Pogue é colunista-âncora da Yahoo Tech e apresentador das minisséries NOVA, na rede pública de tevê PBS.

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ASSINATURAS SUPERVISORA Cláudia Santos EVENTOS ASSINATURAS Simone Melo VENDAS TELEMARKETING ATIVO Cleide Orlandoni PRESIDENTE Edimilson Cardial DIRETORIA Carolina Martinez, Marcio Cardial e Rita Martinez ANO 15 – AGOSTO DE 2017 ISSN 1676979-1 EDITOR Pablo Nogueira EDITOR DE ARTE Cleber Estevam ESTAGIÁRIA Marília Fuller (web) PRODUÇÃO GRÁFICA Sidney Luiz dos Santos PROCESSAMENTO DE IMAGEM Paulo Cesar Salgado COLABORADORES Luiz Roberto Malta e Maria Stella Valli (revisão); Aracy Mendes da Costa, Laura Knapp, Regina Cardeal, Suzana Schindler (tradução) PUBLICIDADE GERENTE Almir Lopes [email protected] ESCRITÓRIOS REGIONAIS: BRASÍLIA – Sonia Brandão (61) 3321-4304/ 9973-4304 [email protected] TECNOLOGIA GERENTE Paulo Cordeiro ANALISTA PROGRAMADOR Diego de Andrade ANALISTA DE SUPORTE Antonio Nilson Matias DESENVOLVEDORES Thean Rogério, Sóter Padua e Raul Araújo MARKETING/WEB DIRETORA Carolina Martinez GERENTE DE MARKETING Mariana Monné ANALISTA DE MARKETING Fabiana Simões EVENTOS Lila Muniz COORDENADOR DE CRIAÇÃO E DESIGNER Gabriel Andrade ANALISTA WEB Lucas Alberto da Silva EDITOR DE VÍDEO Gabriel Pucci

OPERAÇÕES CONTROLADORIA Fabiana Higashi FATURAMENTO/CONTAS A RECEBER Karen Frias CONTAS A PAGAR Siumara Celeste RECURSOS HUMANOS/DEPTO. PESSOAL Roberta de Lima SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL é uma publicação mensal da Editora Segmento, sob licença de Scientific American, Inc. SCIENTIFIC AMERICAN INTERNATIONAL EDITOR IN CHIEF: Mariette DiChristina DESIGN DIRECTOR: Michael Mrak EXECUTIVE EDITOR: Fred Guterl MANAGING EDITOR: Ricki L. Rusting TOPIC EDITORS: Mark Fischetti, Josch Fischman, Seth Fletcher, Gary Stix SENIOR EDITORS: Christine Gorman, Clara Moskowitz, Kate Wong PHOTOGRAPHY EDITOR: Monica Bradley PRESIDENT: Dean Sanderson EXECUTIVE VICE-PRESIDENT: Michael Florek SCIENTIFIC AMERICAN ON-LINE Visite nosso site e participe de nossas redes sociais digitais. www.sciam.com.br www.facebook.com/sciambrasil www.twitter.com/sciambrasil REDAÇÃO Comentários sobre o conteúdo editorial, sugestões, críticas às matérias e [email protected] tel.: 11 3039-5600 - fax: 11 3039-5610 CARTAS PARA A REVISTA SCIENTIFIC AMERICAN BRASIL: Rua Cunha Gago, 412 – 1o andar CEP 05421-001 – São Paulo – SP

Cartas e mensagens devem trazer o nome e o endereço do autor. Por razões de espaço ou clareza, elas poderão ser publicadas de forma reduzida. PUBLICIDADE Anuncie na Scientific American e fale com o público mais qualificado do Brasil. [email protected] CENTRAL DE ATENDIMENTO AO LEITOR Para informações sobre sua assinatura, mudança de endereço, renovação, reimpressão de boleto, solicitação de reenvio de exemplares e outros serviços São Paulo (11) 3039-5666 De segunda a sexta das 8h30 às 18h, [email protected] www.editorasegmento.com.br Novas assinaturas podem ser solicitadas pelo site www. lojasegmento.com.br ou pela CENTRAL DE ATENDIMENTO AO LEITOR Números atrasados podem ser solicitados à CENTRAL DE ATENDIMENTO AO LEITOR pelo e-mail [email protected] ou pelo site www. lojasegmento.com.br MARKETING Informações sobre promoções, eventos, reprints e projetos especiais. [email protected] EDITORA SEGMENTO Rua Cunha Gago, 412 – 1o andar CEP 05421-001 – São Paulo – SP www.editorasegmento.com.br Distribuição nacional: DINAP S.A. Rua Kenkiti Shimomoto, 1678.

ASSOCIAÇÃO NACIONAL DE EDITORES DE REVISTAS

Helena B. Nader, biomédica, é professora titular da Unifesp e presidente da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC).

C,T&I é investimento, não despesa Nossa produção científica se multiplicou por sete em vinte anos, mas ainda carecemos de uma política de Estado Helena B. Nader O financiamento da ciência, tecnologia e inovação no Brasil é repleto de altos e baixos. Não adquire estabilidade, o que seria bom, nem um crescimento constante, o que seria ótimo, por uma razão que já foi de há muito identificada: C,T&I, em nosso país, ainda não ganhou o status de ‘política de Estado’. Como se limitam à condição de ‘política de governo’, estão sempre sujeitas à maneira peculiar com que cada governante estabelece suas prioridades, e às intempéries das crises econômicas. Que não têm sido raras. Assim, temos por exemplo que, desde o início deste século, o Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FNDCT) não sofreu contingenciamento por parte do governo federal em apenas um ano: 2010. Entre 2005 e 2016, os contingenciamentos do FNDCT somaram perto de R$ 20 bilhões. Nesse mesmo período, valor equivalente deixou de ser executado nos orçamentos anuais do hoje Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). Esse total soma R$ 40 bilhões que deixaram de ser investidos em C,T&I naquele período de 12 anos. Para fazer uma comparação, o maior orçamento do Ministério ocorreu no ano de 2013, totalizando R$ 9,2 bilhões. Ou seja, os R$ 40 bilhões contingenciados entre 2005 e 2016 correspondem a quatro anos e meio do maior orçamento do MCTIC, e isso sem aplicar a correção da inflação. Para o ano de 2017 houve um prenúncio catastrófico. Ele não se confirmou porque elevamos a pressão sobre o governo federal. Com isso, o MCTIC conseguiu verbas, inclusive obtidas através da repatriação, para a quitação de dívidas acumuladas de anos anteriores do CNPq e da Finep (formalmente chamadas de “restos a pagar”) e para o pagamento dos projetos aprovados no Edital Universal, além de ter revertido o contingenciamento dos recursos para o novo anel de luz síncrotron. Essas vitórias, mesmo que custosas, amenizam apenas situações pontuais. Estruturalmente, o financiamento a C,T&I é um problema que se agrava para além dos contingenciamentos e inconstâncias dos orçamentos. A SBPC argumentou exaustivamente junto ao poder executivo e ao poder legislativo, se articulou com as demais entidades do Sistema Nacional de C,T&I, falamos com a imprensa,

FÓRUM

FR O N T E IR A S DA C IÊ N C I A C OM E N TA DA S P O R E S PE C I A LI S TA S

mas não conseguimos retirar C,T&I da “PEC do teto dos gastos”. Aprovada em dezembro de 2016, ela limitará o aumento dos gastos públicos à inflação nos próximos 20 anos. Com um agravante: o ano de referência dessa PEC é 2016, quando o orçamento do MCTIC foi de R$ 7,1 bilhões – o que corresponde ao orçamento de 2007 em valores corrigidos. Isso significa que vamos retroceder em uma década em termos orçamentários para financiar um sistema que cresceu expressivamente nos últimos 10 anos, como mostram os números de publicações, de alunos de doutorado, de programas de pós-graduacão e de grupos de pesquisa em atividade no país. Em 2006 publicamos 33.498 artigos em periódicos científicos indexados; em 2015, foram 61.122. Esse crescimento fez com que o Brasil subisse duas posições no ranking mundial de produção científica, alcançando o 13º lugar. Em 2006, nossos cursos de doutorado tinham 46.572 alunos, sendo que naquele ano se titularam 9.366 deles. Em 2015, os números dobraram: havia 102.365 alunos inscritos, e 18.625 que obtiveram o grau de doutor, respectivamente. Os programas de pós-graduação passaram de 2.266 para 3.828. Os grupos de pesquisa, em 2006, eram 21.024 e abrigavam 90.320 pesquisadores. Em 2016, esses números aumentaram para 37.460 e 199.566, respectivamente. Entre 1996 e 2015, nossa produção científica se multiplicou por sete, enquanto a produção científica mundial cresceu 2,8 vezes. Dentre os países do Brics, nesse período perdemos somente para a China, cujo crescimento da produção científica foi de 14,5 vezes. Na comparação com os demais membros do bloco, o Brasil ficou acima: a produção científica da Índia cresceu 5,9 vezes; a da África do Sul, 4,0; e da Rússia, 1,8. Quase empatamos com a Coreia do Sul, que multiplicou por 7,2 sua produção de ciência no mesmo período. Para comparar com outras economias emergentes: o México cresceu 4 vezes e a Austrália, 3,5. Um aspecto a ser notado é que nossa produção científica é diversificada, sendo que em algumas áreas ocupamos posição de destaque em termos mundiais. Vemos isso em áreas tais como a agronomia, a veterinária, a zoologia, a parasitologia e o campo de medicina tropical. Dizer que nossa ciência produz somente papers é algo que não se sustenta. Temos os exemplos exitosos, em termos globais, do pré-sal, da agropecuária e da aeronáutica para mostrar que sabemos também transformar conhecimento científico e tecnológico em riqueza econômica. O que nos falta, portanto, é uma política de Estado para C,T&I. Precisamos obter o reconhecimento, pela sociedade e pelo governo, de que os gastos em C,T&I não podem ser entendidos como pagamentos de despesas do dia a dia, mas sim como investimentos no futuro do país. Coreia do Sul, Finlândia e China, por exemplo, fizeram essa opção e passaram a se destacar nos últimos anos em razão de sua economia inovadora, pujante e competitiva, altamente baseada no conhecimento científico e tecnológico.

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CIÊNCIA EM PAUTA

O PINI ÃO E A N Á LI S E S D O C O N S E L H O D E E D ITO R E S DA S C IENTIFIC A MERIC AN

Não podemos evitar futuros surtos de doenças Contudo, os Estados Unidos podem minimizar o perigo com um grande fundo de emergência de saúde Pelos editores Emergências de saúde pública são inevitáveis num mundo tão interligado quanto o nosso. Nos últimos cinco anos, vimos surtos inesperados de doenças devastadoras — Ebola, chikungunya, febre amarela e Zika — cada uma das quais se espalhou muito além do seu alcance geográfico histórico. Ninguém sabe qual será a próxima emergência, quem será afetado ou quando acontecerá, mas sabemos que é inevitável. No entanto, os EUA estão despreparados para enfrentar essa ameaça, pois não fazem uma reserva de dinheiro para combater um surto antes que ele se espalhe. Os EUA possuíam um grande fundo nacional de emergência de saúde pública, criado nos anos 1980 pelo Congresso, porém, desde então, seu saldo diminuiu para US$ 57 mil — o bastante para comprar alguns milhares de kits de primeiros socorros, mas não muito mais. O que precisamos está entre várias centenas de milhões e US$ 1 bilhão em novos fundos sempre e imediatamente disponíveis, além de serem reabastecidos assim que se esgotarem. Já existe um mecanismo para lidar com desastres naturais como terremotos e enchentes. A Agência Federal de Gerenciamento de Emergências dos EUA está pré-autorizada a desembolsar centenas de milhões de dólares para pagar a remoção de escombros, por exemplo, quando orçamentos estaduais ou locais ficam sobrecarregados com uma emergência climática. A criação de um fundo de “dia chuvoso” similar — e a autorização aos Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC, na sigla em inglês) para usá-lo antecipadamente — poderia poupar vidas e dinheiro, em casa e no exterior. Houve alguns passos nessa direção. A proposta de orçamento do presidente Donald Trump para 2018 inclui esse fundo. Mas não dá números em dólares, e o projeto de lei de saúde aprovado pela Câmara dos Deputados em maio reduz pelo menos US$ 1 bilhão do financiamento anual de saúde pública. A ideia não é deslocar esforços para combater doenças infecciosas, mas fortalecê-los para atender a uma necessidade temporária, porém esmagadora. Durante um surto, o CDC pode chamar médicos e enfermeiros para trabalhar sem remuneração, mas os custos de transporte, suplementos médicos e equipamento de proteção precisam ser cobertos. O aumento de pacientes geralmente eleva a necessidade de testes laboratoriais ou vigilância de insetos e outros vetores de doenças — requisitos extras que podem ser atendidos por contratos de curto prazo com empresas comerciais.


Thomas Frieden, ex-diretor do CDC, estima que 90% das mortes por Ebola que aconteceram no oeste da África em 2014 e 2015 poderiam ter sido prevenidas se a agência tivesse sido capaz de liderar uma grande ação imediatamente. Ele estima que, em julho de 2014, 300 camas adicionais para tratar pacientes de Ebola teriam bastado para impedir a doença de se espalhar. Entretanto, em julho também estava se aproximando o final do ano fiscal para o governo dos EUA, e não havia flexibilidade o bastante no orçamento do CDC para financiar a resposta necessária. Em novembro, após o Congresso disponibilizar mais dinheiro, foram necessárias mais de três mil camas para tratar todos que haviam adoecido. Quando o Zika chegou ao sul dos EUA e a Porto Rico em 2016, funcionários de saúde precisaram voltar ao Congresso e pedir fundos para a nova emergência. Meses se passaram sem ação, enquanto alguns legisladores discutiam sobre o papel que o planejamento familiar desempenharia nesse assunto, entre outras coisas. As autoridades locais de saúde teriam suspendido temporariamente outros programas importantes para lidar com a nova ameaça. Legisladores tanto do partido Democrata quanto do Republicano já reconheceram o problema e tentam fazer algo. O senador republicano Bill Cassidy apresentou o Ato de Resposta e Responsabilização de Emergência na Saúde Pública ano passado, e novamente em janeiro de 2017, para criar um fundo nacional de emergência de saúde mais robusto, que pudesse fixar o financiamento atual aos valores já gastos anteriormente em emergências de saúde pública. Em 2016, Rosa DeLauro, democrata de Connecticut, defendeu uma única dotação de US$ 5 bilhões para emergências de saúde e planeja fazer o mesmo este ano. Porém, criar leis (ou fazer uma promessa vaga no orçamento anual) não ajuda se o Congresso não conseguir aprovação. Os legisladores precisam avançar, aprovando uma ou ambas as propostas para que o presidente assine, a fim de assegurar que o dinheiro estará lá quando a próxima emergência de saúde pública atacar.

Ilustração de Cat O’Nell

50, 100 & 150 ANOS DE MEMÓRIA

IN OVAÇ Õ E S E D E S C O B E R TA S N A R R A DA S P E L A S C IE N TIFI C A M E R I C A N

Compilado por Daniel c. Schlenoff AGOS TO

1967 Agricultura 1917 Protegendo eficiente flores silvestres

“O fato de a produção de alimen“Nos últimos 15 anos, alguns tos e fibras só ocupar 5% da força amantes da natureza têm realide trabalho dos EUA deve-se prin- zado, neste país, uma séria camcipalmente à mecanização da agri- panha em prol da preservacultura. Outros desenvolvimenção de nossas flores do campo tos tecnológicos — fertilizantes nativas e outras plantas silvesquímicos, pesticidas, cruzamentres. De acordo com uma revisão to de plantas e assim por diandesses esforços, publicada pela te — fazem contribuições essenSra. Elizabeth Britton no Ameciais, mas a mecanização ainda rican Museum Journal, algué o fator mais extraordinário. A mas das plantas que se enconcolheita e a limpeza de uma cultram na mais urgente necessitura geralmente respondem por, dade de proteção agora estão pelo menos, metade do custo total quase extintas em muitas partes de produção. Esta também é, de do país, onde no passado eram longe, a parte mais difícil do procomuns. O movimento de presercesso agrícola a ser mecanizado. vação começou em 1901 com um Ainda assim, a mecanização de fundo de US$ 3.000,00 destinacolheitas tem feito tanto progresdo a esforços de ‘pesquisa e preso que, apesar do custo das máqui- servação de nossas plantas natinas e outros recursos técnicos, o vas’. A Sociedade de Preservação custo de alimentos para famíde Flores Silvestres da Amérilias, em termos de sua porcentaca agora tem comitês em várias gem (18%) em relação às suas rencidades. A verba subvenciona o das, é o mais baixo do mundo.” preparo de ensaios, folhetos, carDados de 2015 do Departamento tazes e apresentações de slides de Agricultura dos EUA mostram em lanternas mágicas [precurque a proporção do custo de alisoras do projetor de imagens], mentos por família ainda é o mais baixo do mundo.

SCIENTIFIC AMERICAN, VOL. CXVI, Nº 23; 9 DE JUNHO DE 1917

Carros elétricos para transportar cargas 1967

1917

1867

“A pronta manipulação e o rápido descarregamento de vagões de carga hoje é um fator extremamente importante na mobilização da guerra industrial, particularmente no manejo de minério de ferro nas docas. Um novo tipo de veículo empurrador de vagões, projetado com o propósito de acelerar o descarregamento de cargas e os próprios carros, além de eliminar a necessidade de uma pequena locomotiva com motor de comutação é mostrado na ilustração. O veículo empurrador é impulsionado por um único cabo, que se estende entre os trilhos ao longo de toda a extensão da doca. O cabo está firmemente ancorado a alicerces de concreto em ambas as extremidades por meio de um dispositivo de tensão da mola, o que o mantém retesado”.

1867 Ensinando odontologia

O leito marinho se expande? “A hipótese de que o leito dos oceanos tem se expandido procura explicar certos traços de bacias oceânicas e dos continentes ao supor que o material que ascende do interior da Terra forma dorsais meso-oceânicas e então, à medida que novo material sobe, se move para fora, distanciando-se das cordilheiras. A hipótese foi reforçada recentemente pela descoberta de que faixas de magnetismo alternadamente normal e invertido correm em linha paralela às cordilheiras meso-oceânicas, aparentemente indicando a existência de fluxos ascendentes de rocha fundida durante diferentes ‘épocas de polaridade’ magnética”.

para realizar palestras ilustradas em escolas e faculdades.” Britton também ajudou a criar o Jardim Botânico de Nova York em 1891.

Manipulação de carga industrial, 1917: usando carros elétricos para maior eficiência

“Quarenta anos atrás, cirurgiões e médicos geralmente desempenhavam a função de extratores de dentes sempre que alguma ocasião o exigia. Em 1820, havia apenas 30 dentistas praticantes nos EUA. Em 1850, este número havia saltado para 2.923, e atualmente existem cerca de cinco mil. Uma faculdade para a educação dos que desejam entrar nesta profissão foi estabelecida ao longo de um ano nesta cidade [agora a Faculdade de Odontologia da Universidade de Nova York (N.Y.U. College of Dentistry)], e a faculdade do Harvard College, em seus últimos inícios do ano letivo acadêmico, oferecem um departamento de odontologia”.

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AVANÇOS

O rio Javari, no Peru e no Brasil, é um dos afluentes do rio Amazonas. Milhões de anos atrás, a bacia Amazônica provavelmente foi inundada por água marinha.


C O N Q U I S TA S E M C IÊ N C I A , T E C N O LO G I A E M E D I C IN A

N ÃO D E IX E D E L E R

• Identificando a “zona quente” onírica do cérebro • Plantas têm um senso de audição? • Avião desaparecido coloca leito marinho em foco • Robôs aprendem habilidades sociais para ajudar a cuidar de idosos

GEOLOGIA

Atlântida amazônica Sedimentos sugerem que a vasta bacia fluvial teve um passado úmido e salgado Há décadas cientistas lutam com um dos maiores mistérios biogeográficos do planeta: como a história geológica da bacia do rio Amazonas moldou seu magnífico ecossistema. Agora, uma nova pesquisa descreve evidências sedimentares do leste da Colômbia e do noroeste do Brasil que sugerem que a enorme bacia fluvial esteve coberta por águas oceânicas pelo menos duas vezes no passado. A Amazônia é famosa por seu rio, que começou a fluir há cerca de nove milhões de anos. Ideias sobre a estrutura da paisagem pré-fluvial incluem uma floresta tropical inundada, um imenso lago de água doce, e uma rede de rios em forma de leque que se estendia por todo o continente. Entender a paisagem antiga é fundamental para descobrir o que gerou a assombrosa biodiversidade da floresta tropical amazônica. Uma teoria postula que águas marinhas inundaram a Amazônia ocidental na época do Mioceno, entre 23 e cinco milhões de anos atrás, possivelmente criando um ambiente em que incontáveis novas espécies puderam evoluir. Cientistas concordam que partes da Amazônia estiveram submersas no passado, mas não há consenso quanto ao mecanismo ou à extensão da inundação. Estudo publicado no início do ano em Science Advances indica que a Amazônia foi inundada em dois intervalos de tempo distintos, no Mioceno inferior e no médio (há 18 e 14 milhões de anos, respectivamente). Os

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AVANÇOS

Primeiro evento de inundação, há cerca de 17,8 milhões de anos

grande quanto os EUA continentais, mas há quase 14 milhões de anos era um oceano.” As novas descobertas coincidem com uma pesquisa anterior, de Carina Hoorn, da Universidade de Amsterdã, e da Universidade Regional Amazônica Ikiam. Recentemente, ela determinou a idade do rio, mas não participou do estudo publicado em Science Advances. “Juntas, as evidências de incursões marinhas na Amazônia são esmagadoras” e abrem o caminho para mais pesquisas sobre como o ambiente marinho pôde ter influenciado a evolução da biodiversidade da região, diz Hoorn. Outros são mais cautelosos. “Este artigo fornece evidências importantes, mas não conclusivas”, diz Christopher Dick, da Universidade do Michigan, que estuda diversificação botânica em várias partes da Amazônia. “Mas a maioria dos outros cenários ainda é possível, mesmo com esses dados.” Jaramillo e seus coautores não chegam a afirmar que as incursões de águas salinas sozinhas são a causa da biodiversidade amazônica, mas acham que vários dos gêneros de plantas existentes na floresta atual poderiam traçar suas linhagens a espécies que viviam em florestas permanentemente inundadas. Dick discorda. De uma perspectiva botânica terrestre, diz, seria difícil provar que qualquer diversidade de espécies existentes pudesse ser atribuída às inundações. Tudo indica que o trabalho de detetive sobre este poderoso rio e a floresta que ele nutre ainda se prolongará consideravelmente no futuro. —Angela Posada-Swafford Segundo evento de inundação, há cerca de 13,7 milhões de anos

Mar do Caribe

Terras secas Zona transicional

Oceano Pacífico

400 quilômetros

Ecossistema marinho/salobro

Limite sul da área de estudo

AMÉRICA DO SUL

Pesquisadores reconstruíram as históricas inundações marinhas da floresta tropical Amazônica usando núcleos de sedimentos coletados no leste da Colômbia e noroeste do Brasil. Esses mapas mostram a extensão máxima das águas durante dois períodos de tempo distintos. A região foi inundada há entre 18,1 milhões e 17,2 milhões de anos, e há entre 16,1 milhões e 12,4 milhões de anos, respectivamente. Em ambos os mapas, a reconstrução abaixo do limite sul da área de estudo é baseada em núcleos sedimentares coletados durante um estudo anterior, em 2010, mas não cobre todo o período de tempo incluído nos núcleos reunidos acima da linha pontilhada.


COM PORTAMEN TO AN IMAL

Ursos dançantes Movimentos rotatórios deixam mensagens cheirosas nas patas dos animais Há décadas biólogos especializados em ursos sabem que esses animais se movem de um jeito engraçado, que recebeu apelidos como “andar de caubói”, ou apenas “dança de urso”. Muitos pesquisadores supunham o motivo disso, mas um estudo recente finalmente ofereceu pistas sólidas. Enquanto andam, os ursos pisam e giram seus pés vigorosamente no chão. Às vezes, até pisam nas pegadas deixadas por outros ursídeos, depois de darem uma boa farejada nelas. Alguns cientistas têm se referido a esses rastros coletivos como rodovias de ursos, porque elas se tornaram bem transitadas ao longo do tempo. “Todo mundo suspeitava de que havia alguma coisa [nas pegadas]”, diz Agnieszka Sergiel, bióloga no Instituto de Conservação da Natureza da Academia Polonesa de Ciências e coautora do estudo, publicado em Scientific Reports. “Mas ninguém realmente investigou.” Ela e seus colegas se perguntaram se os ursos depositam seu cheiro por meio de glândulas nas solas como um meio de comunicação. A equipe de Sergiel examinou um par de ursos-pardos e verificou que as patas dos animais contêm glândulas sudoríparas, sugerindo que suas pegadas deixam certo cheiro. Os pesquisadores também identificaram 26 compostos voláteis diferentes — seis deles exclusivos de machos — no suor das patas, indicando que ursos podem usar aromas para determinar o sexo de viajantes ursinos anteriores. Sergiel diz que as pegadas de ursos são como caixas de correio, embora as mensagens enviadas continuem sendo um mistério. —Jason G. Goldman

Mapa de Mapping Specialists

PÁGINAS ANTERIORES: INGO ARNDT Getty Images; T; ESTA PÁGINA: FONTE: “MIOCENE FLOODING EVENTS OF WESTERN AMAZONIA,” CARLOS JARAMILLO ET AL., EM SCIENCE ADVANCES, VOL. 3, Nº 5, ARTIGO Nº E1601693; 3 DE MAIO DE 2017; ART WOLFE Getty Images (ursos)

autores, Carlos Jaramillo, do Instituto Smithsonian de Pesquisas Tropicais, e Jaime Escobar, da Universidade do Norte, na Colômbia, e colegas sustentam que o Mar do Caribe invadiu a costa sul-americana via Venezuela e Colômbia, cobrindo largas faixas da Amazônia com uma “língua” de água salgada que avançou continente adentro. À medida que avançou, a água perdeu profundidade e se tornou um ecossistema marinho/salobro, depois uma zona transicional úmida, que por fim deu lugar à terra seca. Camadas distintas nos núcleos sedimentares mostram que, na Colômbia, os períodos de inundação duraram, cada um, 900 mil e 3,7 milhões de anos, enquanto na Amazônia ocidental se prolongaram por 200 mil e 400 mil anos cada um. Os pesquisadores também descrevem como núcleos sedimentares produziram evidências fósseis que sustentam a ocorrência dessas inundações. Os macrofósseis mais interessantes encontrados no núcleo sedimentar, de vários centímetros de largura, na região colombiana de Saltarin, são um dente de tubarão, possivelmente de um tubarão-galha-preta ou de um tubarão-martelo e de uma lacraia-do-mar, um organismo marinho que se enterra no fundo de mares tropicais. “Encontrar um dente de tubarão em um núcleo tão estreito significa que tem de haver muitos outros mais, e aponta para a extensão da penetração das águas salgadas”, diz Jaramillo. “A floresta Amazônica é um sistema muito dinâmico e não tão antigo quanto se pensava antes. Hoje, ela cobre uma área tão

G E N É TI C A

Nascidos para ser bons pais Um único gene pode estar associado à construção de ninhos melhores por camundongos Alguns camundongos silvestres são pais diligentes, que criam elaborados ninhos de grama para manter os filhotes seguros e aquecidos. Outros, menos dedicados, constroem moradias mais fajutas. Pesquisadores recentemente identificaram um gene que regula a construção de ninhos — um entre poucos genes que se sabe afetar o comportamento parental em mamíferos, inclusive humanos Num estudo publicado na Nature, Andrés Bendesky, da Universidade Harvard, e seus colegas trabalharam com dois tipos de camundongos geneticamente similares, mas diferentes no comportamento sexual: o camundongo “oldfield” (Peromyscus polionotus subgriseus) forma casais monogâmicos, enquanto os chamados ratos-do-cer-

vo (Peromyscus maniculadeles, injetaram vasopressitus) têm vários parceiros. Eles na no cérebro de camundontambém cuidam de modo difegos pais e mães das duas espérente dos filhotes. Os “oldfield” cies silvestres; no outro, manipuNinhos que nutrem: constroem ninhos mais elabolaram geneticamente neurônios a espécie Peromyscus rados do que seus equivalende vasopressina no cérebro de polionotus subgriseus tes promíscuos, e passam mais camundongos domésticos (Mus tem pais dedicados. tempo limpando suas crias e se musculus) para excitá-los. Os aconchegando com elas, assim dois conjuntos de camundoncomo resgatando os desgarrados. No estudo, gos construíram ninhos de menor qualidade, os comportamentos parentais não dependesugerindo que a vasopressina e o gene resram dos cuidados que os camundongos receponsável por produzi-la têm papel decisivo beram como bebês; mesmo quando filhotes na construção de ninhos. de uma espécie foram nutridos e acalentados Os dados surpreenderam Oliver Bosch, por pais da outra, eles cresceram e imitaram da Universidade de Regensburg, não envolvios hábitos de criação de seus pais biológicos. do no novo estudo. Em suas próprias pesquiBuscando uma base genética para tais sas com ratos e ratos-do-mato, a vasoprescomportamentos, Bendesky e seus colegas sina estimulou condutas maternas. É possícruzaram os dois tipos de camundongos duas vel que o hormônio exerça funções diferentes vezes para produzir quase 800 descendentes. antes e depois do nascimento de filhotes, Na segunda geração da prole, um gene ligadependendo de se os pais estão se preparando à construção de ninhos se destacou — ele do para a chegada dos bebês ou cuidando regula o hormônio vasopressina, que, como deles. “Talvez o hormônio seja suprimido de a ocitocina, tem um forte efeito sobre conduinício, e depois aparece e promove uma atitutas sociais e vínculos emocionais em mamífe- de maternal”, diz ele. No fim, não deveria ser ros e aves. A equipe fez um acompanhamenum choque quando os relacionamentos entre to do estudo com dois experimentos: num roedores desandam. —Andrea Marks

N EU RO CI Ê N CI A

O material dos sonhos CORTESIA DE ANDRÉS BENDESKY E HOPI HOEKSTRA (camundongos); GETTY IMAGES (mulher adormecida)

“Zona quente” no cérebro que sonha é janela para a consciência “Dormir, talvez sonhar”—Shakespeare pode não ter falado exatamente sobre nossas viagens noturnas, mas isso não torna o fenômeno onírico em nada menos misterioso. Pesquisas recentes estão expandindo nossa compreensão e produzindo insights sobre o próprio estado consciente em si. O sono oferece à ciência um jeito de estudar a conciência nas suas várias formas, de sonhos vívidos à inconsciência total, diz o neurocientista Benjamin Baird. Quando os sujeitos de estudos cochilam, pesquisadores conseguem isolar a experiência da consciência da influência confundente dos sentidos. Numa tentativa de espiar dentro do cérebro ao sonhar, Baird e o especialista em consciência Giulio Tononi, ambos na Universidade de Wisconsin-Madison, e seus colegas usaram eletrodos de escalpo para registrar as

ondas cerebrais de sujeitos adormecidos com eletroencefalogramas de alta densidade. Eles acordavam as pessoas regularmente para perguntar se tinham sonhado e, em caso afirmativo, sobre o que eram seus sonhos. Um dos experimentos obteve cerca de 200 relatos de 32 sujeitos, e um segundo produziu quase outros 800 de um grupo menor especialmente treinado. A equipe identificou uma “zona quente” em uma região cortical posterior, perto da parte de trás da cabeça, onde ondas cerebrais de baixa frequência (ligadas à inconsciência) diminuíram e a atividade das ondas de alta frequência aumentava quando as pessoas diziam que estavam sonhando — independentemente de estarem no sono REM. (Apesar da crença comum, sonhos podem ocorrer tanto no sono REM, como no NREM, o sono de movimento não rápido dos olhos.) Os achados foram descritos em Nature Neuroscience. Num terceiro experimento, os cientistas predisseram com 87% de precisão se os participantes estavam sonhando. Além disso, a atividade de ondas cerebrais em certas regiões foi associada a conteúdos específicos

de sonhos, inclusive locais, rostos, e fala. Essas mesmas áreas são ativadas na experiência de vigília. “Na realidade, não tentamos predizer o conteúdo [dos sonhos] neste estudo”, diz Baird, mas acrescenta que esta seria uma empolgante “direção potencial”. Esta abordagem representa “um paradigma legal e inovador”, diz Christof Koch, do Instituto Allen para Ciência Cerebral, não envolvido no trabalho. Descobrir que a atividade associada ao ato de sonhar está mais centrada na parte de trás do cérebro foi surpreendente, diz, porque se acredita que o estado de consciência surge em regiões frontoparietais. Uma limitação do estudo é o tempo entre o despertar e o momento em que se começa a narrar um sonho. No fim, diz Koch, “queremos ficar cada vez mais perto da própria experiência em si”. —Tanya Lewis

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AVANÇOS N A S N OTÍ C I AS

Notas rápidas

CHINA Algumas pragas de lagartas tornaram-se resistentes a culturas geneticamente modificadas criadas justamente para serem tóxicas para elas. Mas pesquisadores desenvolveram um híbrido de algodão geneticamente modificado e não modificado que mantém uma espécie de lagartas suscetível às proteínas letais da planta.

ESTADOS UNIDOS Pesquisadores modelaram níveis de ruídos em quase 500 locais silvestres e parques e constataram que mais da metade deles eram duas vezes mais barulhentos do que os ambientes seriam sem sons gerados por humanos. Essa cacofonia poderia inibir as caçadas, o acasalamento e outros comportamentos de sobrevivência dos animais.

B I O LOGI A

Plantas podem ouvir? A flora tal ez seja capaz de detectar os sons de água corrente e do mascar de insetos Alegações pseudocientíficas de que música ajuda plantas a crescer têm sido feitas há décadas, apesar de e idências que são incertas no melhor dos casos. Mas noas pesquisas sugerem que algumas espécies podem ser capazes de perceber sons como o gorgolejar de água atraés de um cano, ou o zumbido de insetos. Em um recente estudo, Monica Gagliano, bióloga da Uni ersidade da Austrália Ocidental, e colegas colocaram mudas de er ilhas em asos que tinham a forma de um Y de ponta-cabeça. Um braço de cada pote foi colocado ou em uma bandeja com água ou em um tubo de plástico enrolado atraés do qual fluía água; o outro braço continha solo seco. As raízes cresceram em dire-


RÚSSIA Um estudo de ossos de animais coletados do sítio de Berelyokh, na República da Iacútia (ou Sakha, em russo), na Sibéria, indica que mamutes podem ter sofrido de doenças humanas, inclusive de osteoporose, um possível fator em sua extinção. Uma insuficiência de minerais em sua dieta pode ter tornado os animais suscetíveis.

ÁFRICA DO SUL Restos de armas recém-descobertos sugerem que humanos já usavam uma delicada e habilidosa técnica de afiação de pedras,chamada lascamento, por pressão para moldar fina e primorosamente pontas para lanças e outras ferramentas de caça há 77 mil anos.

ção ao braço do tubo com o fluido, independentemente de ele ser facilmente acessí el ou estar escondido dentro da tubulação. “Elas simplesmente sabiam que a água esta a ali, mesmo que a única coisa a ser detectada fosse o som de seu flu o dentro do tubo”, diz Gagliano. Mas, quando as mudas podiam escolher entre o tubo com água e um pouco de solo úmido, suas raízes fa oreceram este último. Ela teoriza que essas plantas usam ondas sonoras para detectar água a distância, mas seguem gradientes de umidade para atingirem o al o quando este está mais perto. A pesquisa, relatada no início deste ano em Oecologia, não é a primeira a sugerir que a flora é capaz de detectar e interpretar sons. Um estudo de 2014 mostrou que a Arabidopsis pode distinguir entre sons de mastigação de lagartas e ibrações do ento — a planta produziu mais to inas químicas depois de “escutar” uma gra ação de insetos se alimentando. “Tendemos a subestimar plantas porque suas respostas geralmente são menos isí eis para nós. Mas folhas são detecto-

ÍNDIA Análises de excrementos, sangue e tecidos mostram que duas populações de tigres de Bengala ameaçados de extinção nos sopés da Cordilheira do Himalaia não estão se reproduzindo o suficiente para manter uma diversidade genética. Pesquisadores dizem que transferir de lugar aldeias e parar com a mineração poderia encorajar mais a miscigenação entre esses grupos.

—Andrea Marks

res e tremamente sensí eis de ibrações”, diz a autora principal do estudo, Heidi M. Appel, da Uni ersidade de Toledo, em Ohio. Outra indicação em do fenômeno da “polinização por zumbido”, no qual se mostrou que abelhas que zumbem em certa frequência estimulam a liberação de pólen. Michael Schöner, biólogo na Uni ersidade de Greifs ald não en ol ido na pesquisa, acredita que plantas podem ter órgãos capazes de “sentir” ruídos. “Vibrações sonoras poderiam ser gatilhos de uma resposta da planta ia mecanoceptores — que poderiam ser estruturas muito finas e peludas; qualquer coisa que pudesse funcionar como uma membrana”, diz ele. O estudo suscita perguntas sobre se a poluição acústica afeta plantas tanto como animais, diz Gagliano: “Ruídos poderiam bloquear canais de informação entre plantas, por e emplo, quando elas precisam se a isar mutuamente para a presença de insetos”. Então, da pró ima ez que ocê ligar um aspirador de folhas, ou um aparador de cercas- i as em seu jardim, pense nos lírios. —Marta Zaraska

Ilustração de Thomas Fuchs

PS I COLO GI A

Ruminar informações privadas dói mais do que ocultá-las Não é segredo que todos nós temos segredos. Ocultá-los pode ser emocionalmente desgastante, mas não pela razão que a maioria dos pesquisadores presumia há muito tempo. Um novo estudo redefine o próprio conceito de sigilo e oferece uma explicação diferente para sua conhecida associação com depressão, ansiedade e má saúde. Os pesquisadores sugerem que manter segredo é principalmente a intenção de esconder informações, independentemente de qualquer ocultação ativa ao redor de outras pessoas. E isso machuca ao nos fazer sentir falsos, mesmo quando estamos a sós. Michael Slepian, psicólogo na Columbia Business School, e colegas recentemente relataram seus achados num artigo on-line no Journal of Personality and Social Psychology. Em seis estudos, eles indagaram a 1.200 americanos pela internet, e a outras 312 pessoas que faziam piqueniques no Central Park, em Nova York, sobre 38 categorias de comportamento ou identidade que muitas vezes são mantidos em sigilo. Em cinco estudos,

os entrevistados disseram esconder informações em 13 categorias, em média (sendo que cerca de cinco tinham um segredo que escondiam de todos). Os segredos mais comuns foram pensamentos extrarrelacionais (pensar num relacionamento com outra pessoa quando já se está em um), anseios românticos (enquanto solteiros) e comportamento sexual (consumo de pornografia, fantasias e congêneres). O gráfico abaixo apresenta uma análise detalhada dos segredos mais comuns. As pessoas disseram que, quando não interagiam com ninguém, pensavam sobre seus segredos com uma frequência cerca de duas vezes maior em comparação com seus esforços para ocultá-los ativamente em conversas. Quanto mais frequentemente suas mentes vagavam para um segredo, mais elas relataram que isso prejudicava seu bem-estar, e menos saudáveis afirmaram estar. Surpreendentemente, o ocultamento ativo não afetou em nada o bem-estar, em comparação como suposições anteriores. Quatro estudos adicionais on-line com casais produziram resultados semelhantes. Se você precisa manter um segredo, Slepian sugere não ficar remoendo o assunto, e passar a praticar a técnica de meditação chamada atenção plena, ou discutir a questão proibida em fóruns anônimos on-line. —Matthew Hutson

As 10 principais categorias de coisas que mantemos em segredo Em segredo de todos

Em segredo de Em segredo no passado, Nunca mantido algumas pessoas porém não mais em segredo

Pensamentos de enganar o parceiro

FONTE: “THE EXPERIENCE OF SECRECY,” MICHAEL L. SLEPIAN ET AL., EM JOURNAL OF PERSONALITY AND SOCIAL PSYCHOLOGY. PUBLICADO ON-LINE EM 8 DE MAIO DE 2017

Comportamento sexual Ter mentido para alguém Desejos românticos sobre alguém enquanto solteiro Violação da confiança de alguém

Florestas minguantes O planeta está perdendo áreas de terras prístinas que são fundamentais para ecossistemas saudáveis Nós, humanos, deixamos nossa marca pelo planeta; nenhum ecossistema continua intocado. Mas algumas paisagens foram menos afetadas. E a capacidade da Terra para proporcionar hábitats para plantas e animais, sequestrar carbono atmosférico e regular o fluxo de água doce depende da extensão das regiões menos afetadas. As áreas onde a influência humana ainda não aparece nos satélites são os alvos mais importantes para esforços de conservação. Usando imageamento por satélite, um grupo de pesquisadores mapeou o declínio global, entre os anos 2000 e 2013, de tais “paisagens florestais intactas” (IFLs, na sigla em inglês), definidas como ecossistemas florestados ou naturalmente desprovidos de árvores, de 500 km2 ou mais. Cerca de metade da área das IFLs do mundo estão nos trópicos, e um terço nas florestas de América do Norte e Eurásia. Exploração madeireira, agricultura, mineração e incêndios contribuíram para sua redução, conforme relatado em janeiro no periódico Science Advances. O lado positivo? Paisagens que se encontram sob proteção formal, como parques nacionais, mostraram-se mais propensas a permanecer intactas. —Jason G. Goldman EM NÚMEROS

12,8 milhões

de quilômetros quadrados Extensão global de IFLs no ano 2000, uma área total equivalente a um terço da superfície da Lua.

Furto, roubo

Quase 1 milhão

Infidelidade não sexual (como flertar) Ambição ou meta Detalhes sobre a família

de quilômetros quadrados Área aproximada de IFLs perdida entre os anos 2000 e 2013, mais ou menos igual à extensão do Egito.

Detalhes financeiros 0 100 200 300 Número de participantes no estudo

400

500

600

Ao longo de três estudos (um subconjunto de 10), pesquisadores entrevistaram 600 participantes sobre comportamentos secretos comuns que haviam experimentado e até que ponto eles tinham mantido cada um escondido. O gráfico mostra dados para os 10 comportamentos mais frequentemente mantidos em total segredo.

Gráfico de Amanda Montañez

SUSTE NTABILIDADE

65 19

Número de países que abrigavam pelo menos uma IFL em 2000.

mero de a ses ue ficarão com letamente des ro idos de IFLs daqui a 60 anos se as perdas continuarem à taxa atual.

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FONTE: “THE LAST FRONTIERS OF WILDERNESS: TRACKING LOSS OF INTACT FOREST LANDSCAPES FROM 2000 TO 2013”, PETER POTAPOV, EM SCIENCE ADVANCES, VOL. 3, Nº 1, ARTIGO Nº E1600821; 4 DE JANEIRO DE 2017; GETTY IMAGES (árvores)

Segredos e mentiras

GETTY IMAGES (ônibus espacial); AJAYAN RESEARCH GROUP Rice University (fibras)

AVANÇOS

Fibras felpudas, encrespadas: nanotubos de carbeto de silício (inserção) poderiam tornar os motores de foguetes mais resistentes ao calor. C I ÊN C I A D OS M ATE R IAIS

Foguetes quentes Fibras parecidas com velcro poderiam ajudar a projetar motores mais quentes para naves espaciais com destino a Marte O interior dos motores de foguetes atuais pode chegar a causticantes 1.6000 C — calor suficiente para derreter aço. E os motores do futuro precisarão ser ainda mais abrasadores. Motores mais quentes são mais eficientes em termos de queima de combustível, produzem mais empuxo e podem transportar cargas maiores, todos fatores fundamentais para naves espaciais destinadas a Marte e aeronaves avançadas. Buscando materiais capazes de tolerar mais calor, engenheiros tentam conceber compósitos resistentes, duros e leves, feitos de fibras de carbeto de silício (SiC) com uma pequena fração da largura de um fio de cabelo humano, incorporadas em um material cerâmico. O carbeto de silício pode resistir a 2.0000C — a temperatura dos motores mais quentes almejados. Os compósitos de hoje são feitos ao se sobrepor camadas de pequenos “tapetes” tecidos de fibras de SiC, preenchendo o espaço entre eles com uma cerâmica porosa. Mas esses compósitos podem rachar sob as altas pressões que ocorrem em motores porque as fibras deslizam umas contra as outras e saem da cerâmica. Num possível grande avanço, cientistas da Universidade Rice e do Centro de Pesquisa Glenn, da Nasa, desenvolveram fibras de carbeto de silício “felpudas”, cujas superfí-


cies parecem uma versão microscópica do Velcro. As fibras, descritas em Applied Materials & Interfaces, seriam menos propensas a escapar do meio cerâmico circundante porque seus elementos “crespos” agarram umas às outras. Para produzir os fios, os pesquisadores primeiro criaram nanotubos de carbono encaracolados que se projetam da superfície de SiC como cachos de cabelo. Depois mergulharam as fibras num pó ultrafino de silício e as aqueceram, convertendo os nanotubos de carbono em fibras de SiC. A equipe testou a força das fibras encrespadas ao inseri-las num polímero transparente, elástico e flexível, e descobriram que esses compósitos eram quatro vezes mais fortes do que os feitos com fios lisos. Engenheira da Nasa e coautora do estudo, Janet Hurst diz que agora quer testar as novas fibras num meio cerâmico. Os cientistas também querem produzir fibras com um revestimento encrespado de nanotubos de nitreto de boro, porque ele é resistente e protege as fibras da exposição prejudicial a oxigênio. Fibras de SiC são resistentes na dimensão do comprimento, mas sob altas pressões podem se romper na largura. Mas as novas fibras devem resistir, porque seus “pelinhos” ajudam a dissipar a tensão distribuindo-a, diz Steven Suib, da Universidade de Connecticut, que não esteve envolvido na pesquisa. —Prachi Patel

ROBÓT IC A

O ajudante robô da vovó Máquinas que entendem indicações sociais humanas são promissoras para auxiliar idosos Robôs já desempenham muitas tarefas tradicionalmente humanas, de aspirar o pó a realizar cirurgias e, em breve, poderiam ajudar a cuidar de doentes e idosos. Mas até que consigam discernir e imitar de forma convincente emoções humanas, seu valor como cuidadores ficará limitado. Em um esforço para criar máquinas “mais gentis”, pesquisadores estão desenvolvendo ajudantes robóticos que sabem reconhecer e reagir melhor a sinais sociais. No final de 2016, a IBM e a Universidade Rice revelaram o robô multitarefa para auxiliar idosos MERA (sigla de Multi-Purpose Eldercare Robot Assistant), uma versão personalizada do robô Pepper desenvolvido pela Soft-Bank Robotics, no Japão. O Pepper, um androide cor de marfim, com altura aproximada de uma criança de sete anos, é capaz de detectar e responder a emoções humanas através de dicas vocais e expressões faciais. Ele já foi empregado como assistente gentil em lojas e lares japoneses. Já o MERA, projetado especificamente como um companheiro doméstico para os idosos, grava e analisa vídeos do rosto de uma pessoa e calcula sinais vitais, como frequências de batimentos cardíacos e respiração. A tecnologia de fala do MERA, originalmente desenvolvida para o Watson, da IBM, lhe permite conversar e responder a perguntas sobre saúde. “Ele tem tudo acondicionado em um adorável ser individual”, diz Susann Keohane, fundadora do Laboratório de Pesquisa Aging-in-Place, da IBM. A roboticista Maja Matarić e seus colegas na Universidade do Sul da Califórnia adotam uma abordagem diferente, mas complementar, para criar máquinas sociais. Eles projetam robôs que exploram dinâmicas sociais humanas para ajudar idosos a ajudarem a si mesmos. “O que descobrimos é que pessoas realmente precisam de ajuda com motivação” para executar tarefas necessárias, diz ela. “Então criamos o campo da robótica socialmente assistiva: máquinas

CORTESIA DE COMUNIDADE DA AUSTRÁLIA E GEOSCIENCE AUSTRÁLIA, 2017 CORTESIA DE SOFTBANK ROBOTICS

O primeiro estudo científico a resultar do esforço de busca revela um detalhado terreno submarino, marcado por íngremes declives e profundas depressões. Mostrada aqui, a Escarpa Diamantina.

O robô “Pepper” sabe reconhecer e responder a emoções humanas. Uma versão adaptada destina-se a ajudar idosos.

que au iliam pessoas atra és de interação social e não física.” Para pessoas da terceira idade, tal assistência em de ários jeitos — de orientá-los em fisioterapia a ajudá-las a socializar com amigos e familiares. Matarić e sua equipe recentemente testaram o Spritebot, um robô-coruja erde, de 30,5 centímetros de altura, que ajuda idosos a jogar jogos com seus filhos ou netos. Os pesquisadores constataram que as pessoas con ersa am mais umas com as outras e se en ol iam em jogos por mais tempo quando o Spritebot participa a, e agia como moderador, em suas interações. Em um pró imo estudo, Matarić e seus colegas juntarão idosos com companheiros robôs que os encorajem a desen ol er hábitos saudá eis, como andar mais. Ela espera que monitorar a interação de pessoas com robôs companheiros informe sua equipe tanto sobre a formação de hábitos como a dinâmica do ínculo humano-robô. A necessidade de robôs socialmente assisti os pode resultar de uma escassez de companheiros humanos para os idosos, mas Matarić salienta que robôs também poderiam oferecer alguns benefícios adicionais em comparação com seus equi alentes de carne e osso. “Máquinas são infinitamente pacientes”, e plica ela. “Elas têm [menos] preconceitos para início de con ersa, e não têm e pectati as.” —Catherine Caruso

CIÊN CIAS DA TE RR A

Território desconhecido A busca pelo a ião desaparecido do oo MH370 mapeou uma área em grande parte ine plorada do leito marinho do Oceano Índico Quando um voo da Malaysia Airlines desapareceu em março de 2014, relatos iniciais caracterizaram a massi a área de busca submarina como sendo em grande parte plana. Mas agora, o primeiro estudo científico a emergir da caçada re elou uma região pouco e plorada, de grande comple idade topográfica, no sudeste do Oceano Índico. Esta área inclui o ponto em que o subcontinente indiano e os continentes australiano e antártico se separaram durante a di isão do supercontinente Gond ana. Com uma resolução 500 ezes maior do que a de medições de satélites anteriores, no os mapas redefiniram pi els antes embaçados produzindo aspectos topográficos nítidos — estranhos cumes e marcas de depressões, assim como um asto platô que termina em uma íngreme escarpa, cortada por grandes deslizamentos de terra. Os no os dados geofísicos, adquiridos por meio do uso de sonares de bordo, de última geração, e publicados on-line no início deste ano em Eos, abrangem 2.500 quilômetros de leito marinho. “Este conjunto de dados é claramente sem precedentes em termos da magnitude da área in estigada e porque ele re ela uma parte do leito oceânico profundo que ha ia permanecido em grande parte ine plorada”, diz o autor principal do estudo, Kim Picard, geocien-

tista marinho na Geoscience Australia, agência do go erno federal australiano que realiza pesquisas em ciências da Terra. A Geoscience Austrália di ulgou o primeiro lote de dados em julho; outros mais de em sair em meados de 2018. Uma ez que os mapas tenham se tornado públicos, ajudarão pesquisadores a lidar com enigmas ainda não resol idos em uma região com uma complea história tectônica. Um mistério, diz o coautor do estudo, Millard Coffin, da Uni ersidade da Tasmânia, é uma enigmática te tura no leito marinho, chamada e pansão do fundo oceânico —, pequenas cristas alongadas que geralmente correm em linha paralela a um rift, uma grande fenda, no leito oceânico, onde duas placas tectônicas estão se afastando uma da outra, permitindo a ascensão de magma. Este fenômeno pode ter resultado de repetidos pulsos de ulcanismo ao longo de dorsais meso-oceânicas, que pesquisas anteriores associaram a ciclos de eras glaciais e aquecimento climático. Pesquisas sobre estas e outras características poderão elucidar por que a e pansão do fundo oceânico foi mais complicada no Oceano Índico do que no Atlântico, diz Coffin. A resolução melhorada também ajudará cientistas a entender melhor muitos outros processos oceânicos profundos, e plica Picard, inclusi e deslizamentos de terras e marcas de depressões, afundamentos parecidos com crateras possi elmente causados pelo azamento de um fluido ou gás desconhecido. A tragédia da Mala sia Airlines foi uma das mais cruéis e mais tristes e dolorosas na história da a iação, com a perda de 239 pessoas e uma longa operação de busca internacional que não conseguiu identificar pistas ou apontar causas. Mas, como diz Coffin, “muito conhecimento inédito sobre o leito marinho profundo está resultando dela”. —Terri Cook

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DESAFIOS DO COSMOS

Salvador Nogueira é jornalista de ciência especializado em astronomia e astronáutica. É autor de oito livros, dentre eles Rumo ao infinito: Passado e futuro da aventura humana na conquista do espaço e Extraterrestres: Onde eles estão e como a ciência tenta encontrá-los.

Entre mininetunos e superterras

Mundos alienígenas ajudam a entender formação de planetas no Sistema Solar Em 1995, um grupo do Observatório de Genebra descobriu o primeiro planeta a orbitar uma estrela de tipo solar. Mas o objeto chamado de 51 Pegasi b foi apenas o primeiro de um vagalhão de exoplanetas identificados nas últimas duas décadas. Telescópios espaciais foram construídos para encontrá-los, e o mais prolífico deles, o Kepler, da Nasa, gerou um catálogo impressionante, cuja última versão foi recentemente divulgada pela agência espacial americana. Apontado entre 2009 e 2013 para uma pequena região do céu entre as constelações de Cisne e Lira, o Kepler concentrou-se em monitorar as estrelas de apenas 0,25% da abóbada celeste. No total, cerca de 180 mil delas estavam no campo de visão. O objetivo era detectar nelas pequenas variações de brilho que indicassem a passagem de planetas à sua frente, algo como minieclipses. O fenômeno, porém, só é observável nos sistemas cujo plano das órbitas planetárias se alinha perfeitamente com nosso ponto de vista aqui na Terra, para permitir o trânsito à frente da estrela. Planos orbitais são distribuídos aleatoriamente, e os cientistas do Kepler só esperavam que 5% de todos os planetas estivessem na orientação certa para serem detectados. Essa peneira torna ainda mais impressionantes os resultados: nada menos que 4.034 candidatos a planetas foram achados, dos quais 2.335 foram confirmados. Cumpriu-se assim a espetacular predição do filósofo Giordano Bruno, que no fim do século 16 afirmou que todas as estrelas deviam ter sóis e abrigar planetas ao seu redor.

Linha de montagem de planetas Agrupe

Coloque gás

Calor Mininetunos

Superterras Núcleos rochosos

planetas jovens

planetas totalmente formados

A “linha de montagem” dos exoplanetas que são menores do que Netuno produz duas categorias


O mais importante é que esses números são suficientemente robustos para permitir estudos estatísticos sobre como a natureza fabrica planetas. O Kepler mostrou que planetas rochosos como a Terra são comuns e muitos estão na zona habitável — região ao redor da estrela em que o nível de radiação favorece a presença de água líquida na superfície. Essa é uma parte importante do percurso que precisamos percorrer para responder à pergunta: “Estamos sós no Universo?”. Ainda mais importante, o Kepler permitiu que começássemos a distinguir rotas evolucionárias para os planetas, preenchendo o vão de conhecimento que separa os mundos rochosos, como a Terra, dos menores gigantes gasosos, como Netuno. Não há exemplar intermediário entre eles no Sistema Solar, o que sempre pareceu estranho. Baseando-se nas estatísticas do Kepler, um grupo liderado por Benjamin Fulton e seus colegas do Caltech, estudou os planetas que preenchem esse vazio. E, aparentemente, há duas populações distintas de planetas menores que Netuno. A primeira se restringe a um diâmetro até 1,75 vez o terrestre, e compõe uma categoria que podemos chamar de “superterras”. Têm composição e densidade similares ao nosso, predominantemente rochosos, apesar do tamanho maior. Conforme o diâmetro passa dessa faixa, há um decréscimo acentuado da população de planetas, que passam a subir novamente quando se ultrapassa o limite de 2 diâmetros terrestres. Aí temos uma nova classe de planetas, menos densos e mais parecidos com “mininetunos”. Fulton e colegas propõem uma explicação evolutiva. Planetas nascem de discos de gás e poeira ao redor de estrelas-mães. No princípio, são formados por núcleos rochosos e agregam uma certa quantidade de gás hidrogênio ao seu redor. Se a quantidade agregada consegue atingir pelo menos 1% de sua massa, o planeta tende a preservar esse invólucro primordial e se torna, em termos de tamanho, no mínimo um “mininetuno”. Se a quantidade de gás fica aquém disso, a tendência é que o vento estelar desmanche a atmosfera primordial e o mundo acabe no máximo como uma “superterra”. É uma boa hipótese para explicar as estatísticas, mas a parte mais interessante ainda está por vir: nos próximos anos, começaremos a caracterizar a composição desses mundos, e aí veremos quanta variedade pode haver em “superterras” e “mininetunos”. Não é absurdo imaginar que a natureza, mais uma vez, se mostre mais criativa de que nós na arte da conceber planetas.

NASA/AMES RESEARCH CENTER/JPL-CALTECH/R. HURT

Salvador Nogueira

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CÉU DO MÊS

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AG O S TO

As fotos precisam ser em alta resolução, com no mínimo 300 dpi, para serem publicadas.

Um eclipse solar para o Norte do Brasil Lua cruza o disco do Sol no dia 21, mas fenômeno só será total para uma faixa que cruza os Estados Unidos de costa a costa. Em fevereiro, tivemos um eclipse solar que foi visível de forma parcial nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste do Brasil. Em agosto, o Nordeste e o Norte vão à forra, com um eclipse solar para chamar de seu. No dia 21 de agosto, a Lua transitará à frente do disco solar, no que promete ser um evento de grande frissom nos Estados Unidos. Isso porque a estreita faixa de onde o eclipse será visível cruza aquele país de costa a costa. A América Central e a porção mais ao norte da América do Sul também poderão observar o fenômeno. Para os estados brasileiros (limitados praticamente só às regiões Norte e Nordeste), o evento ocorre entre as 16h e as 18h (pelo horário de Brasília). Em Belém do Pará, por exemplo, o máximo ocorre às 17h11, quando quase 50% do disco solar estará encoberto pela Lua. Mesmo no regime parcial, o eclipse merece observação – mas exige cuidados especiais para a observação. Não se pode olhar diretamente para o Sol, nem a olho nu e muito menos com instrumentos ópticos, a não ser que eles tenham filtros apropriados para observação solar. A solução mais simples, segura e barata para acompanhar o eclipse é usar um vidro de máscara de solda (número 14, que é suficientemente escuro para proteger a vista). E é importante lembrar que muitas soluções populares para observação de eclipses são na verdade bem perigosas. Nada de óculos escuros, reflexos na água ou o uso de chapas de raio X. Nada disso filtra a radiação perigosa que os olhos não podem ver, mas ainda assim causa danos a eles. Costumeiramente, eclipses solares são precedidos em duas semanas por eclipses lunares. Neste agosto, não será exceção — um eclipse parcial lunar acontece no dia 7 de agosto. Contudo, ele só será observável do outro lado do Atlântico. No Brasil, apenas a fase penumbral, praticamente imperceptível, chega a roçar a costa oceânica. Fora o bingo dos eclipses, temos neste mês a clássica chuva

Carlos Fairbairn revela a beleza do complexo de nebulosas de Rho Ophiuchi. Perto do centro vê-se a estrela Antares (amarelada). Na parte inferior, a Via Láctea. A imagem é um mosaico de três quadros, cada um composto por 22 fotos feitas em Padre Bernardo (GO) com câmera fotográfica, lente de 135 mm e exposição de 120 segundos

de meteoros Perseidas, que atinge seu auge no dia 13. Como o nome sugere, seu radiante (o ponto de onde parecem emanar os meteoros) fica na constelação boreal de Perseu. Embora seja uma chuva bastante tradicional, gerada pelos detritos do cometa 109/P Swift-Tuttle que se encontram com a atmosfera da Terra quando ela cruza, anualmente, a órbita dele, a observação é prejudicada no hemisfério Sul porque Perseu nunca se eleva muito acima do horizonte por aqui. Mesmo assim, vale a pena procurar os Perseidas no dia 13, uma hora antes do nascer do Sol, quando o radiante despontar no horizonte norte. Bons céus a todos! (S.N.)

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VISIBILIDADE DOS PLANETAS

N

MERCÚRIO Inicialmente em Leão e depois em Sextante e novamente Leão. Visível ao anoitecer na direção do pôr-do-sol. Estacionário em 12. Em conjunção inferior com o Sol em 26.

VÊNUS Visível ao amanhecer, na direção do nascer do sol, em Gêmeos. Próximo da Lua em 19.

MARTE Primeiro em Câncer e depois em Leão. Muito próximo ao Sol para ser observado. Começa a ser visível ao amanhecer no final do mês.

JÚPITER Visível ao anoitecer, no oeste, na direção da constelação de Virgem. Próximo da Lua em 22.

SATURNO Em Ofiúco, visível durante a primeira metade da noite. Próximo da Lua em 3 e 30, estacionário em 25.

URANO Visível a leste durante a madrugada, em Peixes. Estacionário em 3. Próximo da Lua em 13.

NETUNO Em Aquário, visível durante toda a noite. Próximo da Lua em 9.

L

DESTAQUES DO MÊS - Máximo da chuva de meteoros Perseidas - Mercúrio em conjunção inferior com o Sol. Planeta entre o Sol e a Terra

S 20 Scientific American Brasil, Agosto 2017

CARTA CELESTE PARA O MÊS

DIA HORA

EVENTO

2

15h27

Lua no apogeu, máxima distância da Terra (404.943 km). Diâmetro angular aparente 29,7'.

3

03h44

Urano estacionário.

3

05h27

Lua a 3,9°N de Saturno.

7

15h11

Lua cheia.

7

15h21

Eclipse parcial da lua. Não visível no Brasil.

9

18h08

Lua passa a 0,7°S de Netuno.

12

03h19

Mercúrio estacionário.

13

—

Máximo da chuva de meteoros Perseidas (Cometa 109/P Swift-Tuttle).

13

01h00

Lua passa a 4,2°S de Urano.

14

22h16

Lua em quarto minguante.

15

08h07

Lua passa pelo aglomerado estelar aberto de Pleiades (M45), em Touro.

16

02h12

Lua passa a 0,7°N de Aldebarã (alfa de Touro).

18

—

Máximo da fraca chuva de meteoros KappaCignídeos.

18

03h31

Melhor ocasião para visualizar o brilho da Terra refletido na face escura da lua minguante falcada (luz cinérea). O horário refere-se ao nascer da Lua em São Paulo.

18

10h57

Lua no perigeu, mínima distância da Terra (366.093 km). Diâmetro angular aparente 33,0’.

19

00h40

Lua passa a 2,1°S de Vênus.

21

15H27

Eclipse total do Sol. Visível na América do Norte.

21

15h31

Lua nova.

22

08h20

Lua passa a 4,8°N de Júpiter.

24

—

Fim da atividade da chuva de meteoros Perseidas (início em 17/07).

25

10h30

Saturno estacionário.

25

11h57

Lua passa a 7,5°N de Spica (alfa de Virgem).

25

17h53

Melhor ocasião para visualizar o brilho da Terra refletido na face escura da lua crescente falcada (luz cinérea). O horário refere-se ao pôr do sol neste dia, em São Paulo.

26

17h36

Mercúrio em conjunção inferior com o Sol. Planeta entre a Terra e o Sol.

- Leão de 10/08/2017 a 16/09/2017

29

05h14

Quarto crescente.

(*) O limite das constelações foi estabelecido pela União Astronômica Internacional em 1930, o que permite estabelecer, com grande precisão, o instante de entrada e saída do Sol por cada uma das 13 constelações que são atravessadas pela trajetória anual aparente do Sol, a eclíptica.

30

08h38

Lua no apogeu, máxima distância da Terra (404.224 km). Diâmetro angular aparente 29,3'.

30

09h53

Lua passa a 4,1°S de Saturno.

Mapa mostra céu visível às 22h00 de 1º de agosto, às 21h00 de 15 de agosto e às 20h00 de 30 de agosto a partir da latitude de 23°27’ Sul (Trópico de Capricórnio)..

O

PASSAGEM DO SOL PELAS CONSTELAÇÕES * - Câncer de 21/07/2017 a 10/08/2017

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DESTRAVA MISTE GENÉTICA

O

D A

ELA Mutações recém-descobertas trazem pistas de como a doença destrói os neurônios motores e rouba a mobilidade dos doentes. Achados podem levar a terapias medicinais contra um mal que há muito resiste a tratamentos Leonard Petrucelli e Aaron D. Gitler

Ilustração de Jeremy Wilson


A

NDO RIO EM SÍNTESE

A esclerose lateral amiotrófica (ELA), uma desordem neurodegenerativa comumente conhecida como doença de Lou Gehrig, ataca as células nervosas que vão do cérebro e da medula espinhal aos músculos em todo o corpo. Tecnologias sofisticadas de sequenciamento de genes têm levado a uma enxurrada de descobertas, revelando os fundamentos genéticos da ELA. Pesquisas contínuas indicam que mudanças em qualquer um de vários genes diferentes aumentam a susceptibilidade de que um indivíduo tenha a doença. O silenciamento de genes usando uma molécula sintética chamada oligonucleótido antissentido emergiu como um tratamento potencial para alguns tipos de ELA . Os pesquisadores também estão buscando formas de medir a doença à medida que ela avança, a fim de ajudar sua detecção precoce e o desenvolvimento de drogas terapêuticas

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A

Leonard Petrucelli é professor e presidente do departamento de neurociência da Clínica Mayo em Jacksonville, Flórida.

Aaron D. Gitler é professor associado de genética na Faculdade de Medicina da Universidade Stanford.

ESCLEROSE LATERAL AMIOTRÓFICA (ELA) ATINGE SEM AVISO PRÉVIO. A CONDIÇÃO, que retira das células nervosas sua capacidade de interagir com os músculos do corpo, começa sem dor, com sintomas iniciais sutis, tais como tropeços, gestos desastrados e fala arrastada — que são muitas vezes ignorados. A própria doença atraiu pouca atenção pública até que o lendário jogador de basebol do Yankees de Nova York, Lou Gehrig, começou a deixar as bolas caírem e a colapsar no campo sem motivo aparente. Conhecido como Cavalo de Ferro, por participar de 2.130 jogos consecutivos em 14 anos, Gehrig foi diagnosticado com ELA em junho de 1939 e fez uma despedida pungente no Estádio Yankee no mês seguinte. A perda de controle muscular de Gehrig progrediu tão rápido que, em dezembro, ele estava muito fraco para participar de sua indicação ao Hall da Fama do Beisebol. A crescente paralisia acabou por deixá-lo preso à cama. Ele morreu em junho de 1941, aos 37 anos. Hoje mais de 6 mil pessoas são diagnosticadas por ano nos EUA com ELA, agora conhecida como a doença de Lou Gehrig nos EUA, e como uma doença neuromotora na Europa. A ELA geralmente aflige pessoas entre 50 e 60 anos, mas pode começar muito mais cedo ou mesmo quando a pessoa estiver com seus 80 anos. No início, células nervosas no cérebro e na medula espinhal, chamadas de neurônios motores, começam a morrer. Uma vez que essas células enviam sinais do cérebro através da medula espinhal para os músculos, sua morte provoca perda de mobilidade, destreza, fala e até mesmo deglutição. Na maioria dos casos, as funções superiores do cérebro permanecem intactas: as pessoas atingidas pela ELA são obrigadas a assistir ao falecimento de seu próprio corpo à medida que a doença avança de forma implacável. Logo se tornam presas a uma cadeira de rodas e, no final, ficam acamadas. Sem capacidade de se comunicar, comer ou respirar por conta própria, a maioria morre por insuficiência respiratória dentro de três a cinco anos. A única droga contra a ELA aprovada pela agência americana que controla alimentos e medicamentos, a Food and Drug Administration (FDA), é o bloqueador de glutamato riluzol, que prolonga a sobrevivência por uma média de três meses. Não há cura. O pioneiro neurologista francês Jean-Martin Charcot, que identificou a doença em 1869, encapsulou uma descrição a respeito dela em seu nome: “amiotrófico” significa sem alimentação muscular; “lateral” refere-se a uma área da medula espinhal onde ficam parte das células do neurônio motor moribundo; e “esclerose” é o endurecimento ou a cicatrização que ocorre à medida que o processo de degeneração neural se desenrola. Apesar da caracterização direta de Charcot, a complexidade da ELA ainda confunde pesquisadores. Embora seja sempre fatal, por razões desconhecidas em torno de 10% dos pacientes sobrevivem por mais de 10 anos, e alguns sobre-


vivem ainda mais. Essa minoria inclui o físico Stephen Hawking, que vive famosamente com ELA há mais de cinco décadas. Pesquisas atuais sugerem que fatores relacionados ao meio ambiente desempenham só um pequeno papel no desencadeamento da ELA, provavelmente ao aumentar a vulnerabilidade de indivíduos geneticamente suscetíveis. O mais intrigante é que a desordem ocorre principalmente de forma aleatória. Menos de 10% dos casos surgem por características genéticas passadas entre gerações. Os casos restantes são classificados como não herdados, ou esporádicos. Na última década, sofisticadas tecnologias de sequenciamento levaram a um crescimento exponencial na compreensão da biologia do problema. Pesquisas indicam que muitos genes diferentes, sozinhos ou em conjunto, podem aumentar a susceptibilidade de uma pessoa. Mutações específicas foram conectadas a quase 70% dos casos familiares de ELA e cerca de 10% dos esporádicos. Por sua vez, esta riqueza de novos dados genéticos abre vias promissoras para o desenvolvimento de uma terapia melhor. O silenciamento de genes emergiu como um tratamento em potencial para algumas formas de ELA, e duas drogas que visam diferentes genes defeituosos devem passar por testes clínicos este ano. Enquanto isso, pesquisadores identificam biomarcadores reveladores, incluindo substâncias mensuráveis em fluidos corporais ou ativação elétrica no cérebro, que poderiam levar a diagnósticos precoces e a avaliar melhor o progresso da doença. Os biomarcadores também podem ser úteis para desenvolver outros tratamentos. PISTAS GENÉTICAS INICIAIS

Embora pessoas com ELA familiar, a maioria das quais tem 50% de chances de passá-la à próxima geração, sejam só uma pequena parte dos doentes, elas desempenharam um papel extraordinário

Moléculas ASO introduzidas através de injeções espinhais

N O V O S T R ATA M E N T O S C O N T R A A E L A

Gene nocivo desmascarado Estudos recentes revelaram que “letras” repetidas demais em uma sequência de DNA ao longo do cromossomo 9 são responsáveis pela maioria dos casos hereditários e de alguns casos esporádicos de ELA. Enquanto os pesquisadores desvendam o mistério de como essas mutações causam doenças, desenvolvedores de medicamentos estão testando uma molécula sintética, chamada oligonucleótido antissentido, ou ASO, para silenciá-las.

Três resultados problemáticos

As mutações ocorrem em C9ORF72, a 72ª fase de leitura aberta, ou região de codificação de proteína, do cromossomo. O RNA mensageiro defeituoso transcrito desse DNA pode prejudicar os neurônios motores de três maneiras, indo e vindo dos ribossomos de uma célula, onde é traduzido em proteínas. Mutação (número maior de que o comum de repetições)

Impedindo que a mutação cause problemas

Uma molécula ASO é projetada para entrar em uma célula e procurar pelo RNA transcrito do gene C9ORF72 mutante, marcando esse RNA para que seja destruído por uma das enzimas da própria célula. Ensaios iminentes vão testar essa abordagem ao infundir a molécula sintética no sistema nervoso de pacientes com ELA que têm a mutação C9ORF72, via uma injeção intratecal, uma espécie de espinha dorsal reversa.

Molécula ASO

Gene C9ORF72 DNA

RNA RNA

Ribossoma

Enzima

Proteína

Proteínas inúteis

Variações de RNA mal dobrados

CENÁRIO 1: o excesso de repetição faz com que menos RNA seja transcrito, levando a uma produção de muito pouco da proteína codificada pelo C9ORF72 e a uma perda de sua função normal, ainda desconhecida.

CENÁRIO 2: RNA contendo repetições extras é transcrito a partir do duplo “sentido” do gene e das fitas de DNA “antisentido”, produzindo moléculas RNA mal dobrado, que podem capturar uma variedade de RNAs e proteínas.

para desvendar as bases genéticas da doença. O primeiro vínculo genético surgiu em 1993, a partir de estudos que identificaram uma mutação num gene chamado SOD1 em quase 20% de casos familiares . O SOD1 codifica a enzima antioxidante superóxido dismutase, que converte a molécula altamente reativa superóxido (um radical livre de oxigênio) em formas menos prejudiciais. Os pesquisadores de início teorizaram que a mutação no SOD1 poderia enfraquecer as capacidades antioxidantes da enzima e permitir que radicais livres de oxigênio danificassem os neurônios motores. Um quarto de século depois, descobrimos, com quase certeza, que não é o caso. Ao contrário, parece que essa mutação desencadeia o que os cientistas chamam de ganho tóxico de função, na qual a enzima faz algo além do que normalmente deveria fazer. Em particular, a nova função leva a mudanças no formato de certas proteínas nos neurônios. A maioria das autópsias de pessoas com ELA revela um padrão típico de patologia do cérebro: aglomerados de proteínas acumulados nos neurônios motores. Para que esses neurônios funcionem de forma perfeita, os blocos de construção das proteínas nas células devem ser reciclados de maneira eficiente; com ELA, o sistema de reciclagem não funciona. Todas as proteínas, incluindo as enzimas, precisam adotar medidas precisas de dimensões tridimensionais quando são sintetizadas nas células, para que funcionem de maneira correta. Os pesquisadores descobriram que as mutações parecem fazer com que as pro-

Ilustração de Jen Christiansen

CENÁRIO 3: Ao invés de codificar o resultado típico da proteína, as repetições extras no RNA são traduzidas em um sortimento de proteínas inúteis e tóxicas que em potencial danificam o cérebro e os neurônios da coluna espinhal.

teínas individuais se dobrem de maneira incorreta e depois se aglomerem. As células marcam essas proteínas deformadas com ubiquitina, um marcador molecular que indica que elas precisam ser removidas. Quando este sistema de eliminação celular fica sobrecarregado, o lixo se acumula. Em pessoas com certos tipos de ELA familiar, os neurônios motores ficam repletos com aglomerados de proteínas SOD1 anormais marcadas com ubiquitina. Um grande avanço na pesquisa ocorreu em 2006, quando os cientistas analisaram casos de ELA sem mutações SOD1. Em quase todos, descobriram que outra proteína, de nome TDP-43, também se aglomera nos neurônios motores. A TDP-43 pertence a uma classe de proteínas que regulam a ação dos RNAs mensageiros — cópias móveis de DNA que servem de modelos para a produção das proteínas codificadas pelas “letras” de DNA de um gene. A TDP43 liga-se a um RNA mensageiro, orienta seu processamento no núcleo, transporta-o para onde ele precisa ir na célula e faz outras funções importantes para “traduzir” o RNA em uma proteína. De alguma forma, na ELA , a TDP-43 é puxada para fora do núcleo e se acumula no citoplasma circundante. Ela pode até agir como uma espécie de escoadouro para puxar cópias adicionais dela mesma para o citoplasma. Os cientistas ainda precisam determinar se a TDP-43 exibe uma perda de função (porque é retirada do núcleo) ou um ganho tóxico de função (porque se acumula no citoplasma), ou ambos.

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na qual a sequência de repetição expandida seja traduzida em pequenas proteínas nocivas, que são elas mesmas propensas a se aglomerarem nos neurônios de pessoas com mutações C9ORF72. Até agora, as evidências sugerem que as mutações C9ORF72 causam a ELA através de um ganho tóxico de função, embora as contribuições de aglomerados de RNA e aglomerados de proteína ainda não estejam claras. Em última análise, a distinção pode não ser relevante, porque estão sendo desenvolvidas estratégias terapêuticas que poderiam desligar a produção tanto de RNAs quanto de proteínas do gene mutante, em uma tacada só. REPETIR A POLÍTICA PARA O SALVAMENTO?

O silenciamento de genes com o uso de uma molécula sintética chamada oligonuOS VÍDEOS DO DESAFIO do Balde de Gelo REPETIÇÕES DE DNA DESCONTROLADAS cleótido antissentido (ASO) é um avanço de ELA, feitos por milhões de pessoas, As descobertas surgiram em estudos terapêutico emocionante para as doenças incluindo o corredor de Fórmula 1 Daniel com várias famílias que têm um tipo hereneurodegenerativas. Uma molécula ASO é Ricciardo, ajudaram a aumentar a conscientiprojetada para localizar e se ligar à moléditário de ELA. Em 2011, duas equipes relazação e a arrecadar dinheiro para pesquisas. taram, de forma independente, ter enconcula do RNA mensageiro produzida a partrado um tipo peculiar de mutação em um tir de um gene específico, que por sua vez gene com um nome igualmente peculiar, C9ORF72, que represen- induz uma enzima a entrar em ação e atacar o híbrido RNA-ASO. ta a 72ª fase de leitura aberta ou a parte de um gene que codifica As ASOs podem levar à destruição seletiva de quase qualquer RNA uma proteína no cromossomo 9. Em pessoas saudáveis, esse gene produzido a partir de um gene mutante. No caso da C9ORF72, estuinclui uma sequência curta de DNA — GGGGCC — que é repetida dos feitos com roedores indicam que as moléculas antissentido prode duas a 23 vezes. Em pessoas com a mutação C9ORF72, esse seg- jetadas para destruir aglomerados de RNA em neurônios motores também podem destruir aglomerados de proteínas repetidas mento é repetido centenas ou às vezes milhares de vezes. Pesquisas posteriores revelaram que as repetições excessivas anormais e evitar que novos aglomerados de proteínas se formem. poderiam explicar de 40% a 50% dos casos familiares e de 5% a 10% Estima-se que este ano ainda sejam feitos ensaios clínicos com dos casos esporádicos. Curiosamente, as descobertas sobre muta- humanos usando medicamentos antissentido concebidos para ções providenciaram uma conexão genética entre a ELA e uma for- atingir o gene mutante C9ORF72. Enquanto isso, os pesquisadores ma de demência chamada degeneração frontotemporal (DFT). O também projetaram um agente antissentido para a forma familiar DFT é marcado por mudanças na personalidade e na tomada de de ELA causada pelo SOD1, e resultados de um ensaio clínico inidecisões. As mutações C9ORF72 podem causar ELA ou DFT, ou cial indicam que é seguro injetá-lo no espaço cheio de líquido da uma combinação das duas, chamada ELA -DFT. E aglomerados de coluna vertebral, um local escolhido para permitir que a droga viaTDP-43 se desenvolvem nos neurônios de pessoas com mutações je através do líquido cefalorraquidiano que flui ao redor do céreC9ORF72, mostrando ainda outra conexão entre os dois distúrbios. bro e encontre o caminho para os neurônios motores. A associação implica que a ELA e a DFT podem ser parte de um O sucesso de um ASO desenvolvido para outra doença neuroespectro de condições relacionadas, embora não esteja claro como degenerativa, chamada atrofia muscular espinhal, dá aos pesquisadores motivo para ficarem cautelosamente otimistas. Essa doenmutações no mesmo gene levariam a sintomas tão divergentes. Os cientistas investigam três mecanismos celulares que talvez ça genética do neurônio motor em bebês é semelhante à ELA. Pouexpliquem como as mutações nesse gene causam ELA. O segmento cas crianças que sofrem desse mal passam dos três anos. Em dois de DNA repetitivo poderia interferir na forma como o código gené- ensaios clínicos recentes para testar uma droga antissentido protico normalmente é copiado para o RNA mensageiro e depois tra- jetada para corrigir um defeito genético que leva a um RNA mensaduzido na proteína C9ORF72, reduzindo o total de proteína sinte- geiro anormal, crianças com atrofia muscular espinhal mostraram tizada. A redução poderia diminuir os efeitos da proteína, embora uma melhora tão contundente em suas habilidades motoras que o sua função exata ainda seja ignorada. Alternativamente, poderia FDA agiu com rapidez em relação a esses testes e deu sua aprovahaver um ganho tóxico da função: talvez a sequência repetida faça ção formal para a droga no final de dezembro de 2016. com que o próprio RNA forme aglomerados que se acumulam nos núcleos de neurônios e ajam como um escoadouro, apanhando SOLUÇÃO DE ELA ESPORÁDICA Estudos de formas raras de ELA, com um claro padrão de as proteínas de ligação do RNA e impedindo que desempenhem suas funções habituais. Ou poderia haver um ganho tóxico de fun- herança familiar, abriram o caminho para uma melhor compreção por causa de uma estranha reviravolta da biologia molecular, ensão da biologia subjacente à doença. O maior desafio é identi-


MARK THOMPSON Getty Images

A identificação do TDP-43 como a proteína aglutinante-chave na maioria dos casos de ELA ajudou os geneticistas a se concentrar no gene específico que a codifica, TARDBP, e eles encontraram mutações raras entre algumas famílias que têm um tipo hereditário da doença. O principal divisor de águas foi a descoberta conceitual de que alterações em uma proteína de ligação de RNA podem causar ELA. Posteriormente, os pesquisadores identificaram vários genes adicionais causadores de ELA que dão origem às proteínas envolvidas na regulação do RNA e preveem que pode haver muitos mais. O final dos anos 2000 viu uma explosão nas descobertas genéticas acerca da ELA, com um ou dois novos genes da ELA emergindo a cada ano. Mas a descoberta mais emocionante ainda estava por vir.

ficar mutações nos genomas dos indivíduos com ELA esporádica que os tornam suscetíveis à doença. Estão em andamento esforços para coletar amostras de DNA de pessoas com ELA e explorar seus genomas. Para agilizar essa tarefa, os geneticistas desenvolveram um microchip que permite que realizem os assim chamados estudos de associação do genoma inteiro (GWASs) para comparar prontamente os genomas das pessoas com ELA com os de pessoas saudáveis. O chip concentra-se nas regiões do genoma conhecidas por conter variantes chamadas polimorfismos de nucleotídeos únicos — lugares onde uma letra do DNA pode variar de uma pessoa para outra. Os GWAS são correlacionados e, portanto, não podem revelar se algo está causando a ELA, mas podem identificar discrepâncias suspeitas que justifiquem uma análise mais aprofundada. Vários esforços internacionais recentes para realizar GWASs em mais de 10 mil doentes e em mais de 20 mil pessoas saudáveis revelaram várias diferenças genômicas que estão agora sob investigação. Novas tecnologias simplificaram o processo de coleta de dados genéticos, possibilitando que se faça o sequenciamento de genoma inteiro de um indivíduo num dia por menos de US$ 1.000. É preciso ainda menos tempo e dinheiro quando se sequencia apenas o exomo, a parte do genoma que codifica proteínas. Quando os pesquisadores reunirem um amplo catálogo de variantes genéticas, eles tentarão decifrar as formas complexas pelas quais elas aumentam o risco da doença. Essa tentativa incluirá o estudo de como vários genes interagem e a investigação para saber se vários genes mutantes podem estar envolvidos em algumas formas de ELA, além de considerar fatores ambientais. Alguns estudos novos sugerem que a ELA pode até resultar, em parte, do despertar de um retrovírus dormente, uma sequência de DNA viral que há muito tempo se inseriu no genoma e normalmente teria ficado ali quietinha. Pode ser que um retrovírus em algumas pessoas com ELA salte de neurônio a neurônio no cérebro, potencialmente causando danos e dando início à doença em seu rastro. NOVAS PISTAS PROMISSORAS

Pesquisas sugerem que as células gliais, que são até mais abundantes no cérebro e no sistema nervoso central do que os neurônios, também podem ter um papel importante. As células gliais desempenham várias funções: algumas fornecem suporte físico para os neurônios; outras regulam o ambiente interno do cérebro, em especial o fluido que circunda os neurônios e suas sinapses. Estudos em camundongos com a mutação do gene SOD1 produziram uma surpresa. O desligamento da síntese do gene mutante nas células gliais prolongou a vida, apesar da presença contínua da proteína SOD1 tóxica nos neurônios motores dos animais. Aparentemente a ELA pode se originar nos neurônios motores, mas essa comunicação com células gliais ajuda o avanço da doença. As células gliais também contribuiriam ao produzir um fator tóxico, embora os cientistas não estejam completamente seguros sobre o que esse fator é ou como funciona. Quando o fator (ou fatores) for identificado, formas de bloquear sua produção ou dificultar sua capacidade de transmitir o seu mau sinal aos neurônios motores poderiam ser criadas para retardar ou interromper a ELA. Em meio à busca para desvendar as causas da ELA, os pesquisadores também têm se esforçado para identificar biomarcadores que possam ajudar a avaliar o avanço da doença. Por exemplo, esforços contínuos visam detectar as proteínas repetidas anormais produzidas da expansão de DNA C9ORF72 em fluidos cor-

porais facilmente acessíveis, como o sangue ou o líquido da coluna vertebral. Em março, um de nós (Petrucelli) relatou ter detectado essas proteínas no fluido do sistema cefalorraquidiano de pessoas com ELA e ELA-DTF, e em portadores assintomáticos do gene mutante. Essas medidas poderiam potencialmente ajudar no diagnóstico precoce. Outras pesquisas se concentram no desenvolvimento de técnicas de imagem, para ajudar a detectar os aglomerados de proteína TDP-43 que se acumulam no cérebro antes que esses agregados comecem a matar neurônios motores. Todos esses biomarcadores também poderiam servir como referências úteis para julgar o sucesso de possíveis terapias em ensaios clínicos. Os avanços rápidos na genética e na genômica, assim como no desenvolvimento de biomarcadores novos e melhores, vão conduzir a uma era de medicina de precisão para a ELA. No futuro próximo, os pacientes serão agrupados pelo tipo de ELA que têm e receberão então um tratamento ou uma prevenção adaptados a eles. O PODER DAS REDES SOCIAIS

Boa parte do progresso na pesquisa sobre ELA na última década se deve à disposição de indivíduos afetados pela doença, que ofereceram seu tempo e seu DNA para estudos de genômica em larga escala. Pessoas com ELA e suas famílias também ajudaram a sensibilizar o público e a angariar fundos para apoiar pesquisas e serviços para doentes através das mídias sociais. O “Desafio ELA do balde de gelo” assolou a internet em 2014. Pete Frates, um ex-capitão do time de beisebol da Faculdade de Boston diagnosticado com ELA dois anos antes, aos 27 anos de idade, ajudou a fazer as coisas acontecerem quando publicou um vídeo no Facebook desafiando seus amigos a despejar baldes de água gelada sobre suas cabeças para arrecadar dinheiro para a Associação ELA. A campanha logo virou viral quando uma série de celebridades, incluindo Mark Zuckerberg, Bill Gates, Oprah Winfrey e LeBron James, aceitou o desafio. Por oito semanas, usuários do Facebook postaram mais de 17 milhões de vídeos de si mesmos se encharcando pela causa. Os apoiadores levantaram mais de US$ 115 milhões, dos quais foram destinados 67% para pesquisas, 20% para pacientes e serviços comunitários, e 9% para a educação pública e profissional. A ELA é uma doença cruel. Antes do inspirador discurso de despedida de Gehrig no Estádio Yankee — onde se referiu a si mesmo como “o homem mais sortudo da Terra” — e as notícias de seu diagnóstico se espalharem, a maioria das pessoas que contraíam a doença sofria em silêncio. Mas agora a consciência pública continua a crescer, em parte por causa de pessoas como Frates. A campanha de mídia social que ele ajudou a estimular revitalizou a Associação ELA, que triplicou seu orçamento anual para pesquisa. Os cientistas estão otimistas de que o crescimento explosivo de nossa compreensão sobre a biologia da ELA continuará, e que descobrir cada vez mais genes nocivos levará a terapias melhores, com o intuito de manter esse assassino furtivo sob controle.

PA R A C O N H E C E R M A I S

Decoding ALS: from genes to mechanism. J. Paul Taylor, Robert H. Brown, Jr., e Don W. Cleveland em Nature, vol. 539, págs. 197–206; 10 de Novembro de 2016. State of play in amyotrophic lateral sclerosis genetics. Alan E. Renton, Adriano Chiò e Bryan J. Traynor em Nature Neuroscience, vol. 17, no 1, págs. 17–23; Janeiro de 2014.

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ARQUEOLOGIA

O SUMIÇO DOS

VIKINGS

DA G R OE N L Â N DI A Por centenas de anos a ilha foi um posto avançado gelado, mas por fim as colônias entraram em colapso. Novas descobertas elucidam esse declínio enigmático Zach Zorich Ilustração de Tyler Jacobson


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Zach Zorich é um jornalista frilancer do Colorado. Seu mais recente artigo para Scientific American descreveu como a construção das pirâmides de Gizé revolucionoua organização social do Egito.

ANO ERA 1000 D. C. UMA TRIPULAÇÃO DE VIKINGS VIAJAVA ao norte da costa ocidental da Groenlândia em um barco aberto de seis remos, rumo ao fim do mundo como o conheciam. Com pouca proteção contra vento, chuva e gélidos jatos de água salgada, deve ter sido uma viagem miserável. Afogamento e hipotermia eram uma ameaça constante. Mesmo assim, ao término da viagem de 15 dias, descrita em um texto histórico, os vikings chegaram às praias do que é hoje a Baía de Disko, onde as morsas se arrastavam para fora das águas para acasalar e descansar. Os animais eram alvos fáceis e suas presas de marfim custavam uma fortuna na Europa. A jornada extenuante valeu muito a pena.

Por centenas de anos, os vikings, também conhecidos como os nórdicos, dominaram esse posto avançado no Ártico. Eles estabeleceram duas prósperas colônias que, em seu apogeu, reuniram milhares de membros. Mas, entre o início e meados dos anos 1400, as colônias desapareceram. Segundo as explicações clássicas para o declínio, os colonos se apegaram obstinadamente ao modo de vida europeu, cultivando pastagens para vacas e ovelhas, embora isso não fosse adequado para o terreno rochoso e o clima frio da Groenlândia. Mas o acúmulo de evidências arqueológicas indica que as razões para o colapso das colônias vikings na Groenlândia foram bem mais complexas. Em primeiro lugar, os vikings se afastaram da tradição europeia para se adaptarem aos desafios únicos da Groenlândia, assumindo a caça às morsas, por exemplo. Essas adaptações permitiram que os assentamentos resistissem às mudanças de clima que tornavam seu ambiente já hostil ainda mais difícil de ser habitado. Por fim, no entanto, mesmo essas novas práticas não conseguiam proteger os vikings da Groenlândia de modificações políticas e culturais em larga escala que os marginalizaram e que podem ter se transformado em uma ameaça maior que as mudanças climáticas. Os vikings talvez nunca tivessem se instalado na Groenlândia se não fosse por uma série de assassinatos cometidos pelo celebremente temível Erik, o Ruivo, cujos abusos estão relatados nas Sagas Islandesas. Erik e seu pai eram pequenos agricultores da Noruega até serem exilados para a Islândia por seu envolvimen-

to em alguns assassinatos, de acordo com as sagas. Sem ter aprendido a lição, Erik foi exilado novamente alguns anos mais tarde, quando matou várias pessoas durante disputas com dois diferentes vizinhos. Mas, dessa vez, não havia outras terras conhecidas para onde ele pudesse ir. Assim, Erik navegou para Oeste pouco sabendo sobre o que havia à frente e descobriu as terras incultas que viriam a ser conhecidas como Groenlândia. Quando seu exílio terminou, em 985, Erik retornou à Islândia, onde ele e um grupo de colonos colocaram seus pertences em 25 barcos e partiram para o novo território. Apenas 14 navios sobreviveram à viagem. Exatamente por que outros vikings foram se instalar na Groenlândia não está claro. Historiadores e cientistas sociais pensavam que fosse um último recurso: toda a terra arável boa da Islândia e das Ilhas Faroé já era usada e os vikings estavam desesperados para encontrar espaços abertos para criar gado. Alternativamente, os colonos podem ter caído em um ardil comercial. Erik, o Ruivo, teria chamado o local rochoso coberto de gelo de Terra Verde (tradução para o português do nome Greenland, do qual Groenlândia é a forma adaptada) para atrair mais colonizadores. Seja por puro desespero ou por visões do paraíso, o fato é que os vikings começaram a se agrupar na Groenlândia vindos da Islândia e da Europa em uma onda inicial de migração que ocorreu por volta do ano 1000. Eles se instalaram na maioria das melhores terras e portos. Os que chegaram posteriormente tiveram de construir suas fazendas em áreas mais marginais. Uma

EM SÍNTESE

Depois de prosperarem por séculos, as colônias vikings na Groenlândia foram misteriosamente abandonadas. Por muito tempo, estudiosos viram esse declínio como


resultado de uma obstinada recusa em adaptarem seus costumes europeus às condições dessa terra no Ártico. Mas descobertas mostram que os vikings da Groênlan-

dis mudaram seus hábitos. As últimas evidências sugerem que uma interação de forças culturais e políticas no exterior levou ao seu desaparecimento.

CORTESIA DE LENNART LARSEN Museu Nacional da Dinamarca CC-BY-SA (1, 2, 4); © THE TRUSTEES OF THE BRITISH MUSEUM (3)

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ARTEFATOS re elam facetas da ida dos ikings na Groenlândia. Um anel e um báculo do túmulo de um bispo (1) atestam a influência da Igreja Católica nas colônias. Os ikings da Groenlândia manti eram laços culturais com a Europa, compartilhando de suas modas (2) e costumes. Mas eles também descobriram um nicho econômico ao adotarem novas práticas, como caça às morsas, exportando as presas de marfim para a Europa, onde eram usadas para ornamentos, incluindo, tal ez, as famosas peças de adrez de Le is (3). Os ikings também encontraram grupos de inuítes residentes, que parecem ter esculpido imagens dos recém-chegados em madeira (4).

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sociedade começou a ganhar forma quando esses agricultores levaram suas famílias para tomar posse de qualquer pedaço de terra desocupada onde pudessem plantar grama para alimentar suas ovelhas e vacas. As fazendas ficaram concentradas em duas áreas no litoral ocidental da ilha: o chamado Assentamento Ocidental, que ficava cerca de 800 km ao sul dos campos de caça de morsas na Baía de Disko, e o Assentamento Oriental, que ficava mais 500 km ao sul do Assentamento Ocidental. Ruínas descobertas em Vatnahverfi, perto do ponto mais ao sul da Groenlândia, ajudaram os arqueólogos a comporem um quadro de como eram esses assentamentos. Vatnahverfi parece ter sido uma das mais ricas áreas rurais no Assentamento Oriental. O terreno ali se estende como dedos para o oceano. Além dessas praias estreitas e pedregosas, a grama recobre a terra, fornecendo bom pasto para as ovelhas hoje, como fazia no tempo dos vikings. Das antigas construções só restaram pilhas de pedras cobertas de musgo. Sua disposição mostra que as fazendas eram erguidas como outras na Escandinávia e na Islândia, com a edificação principal no centro do melhor pasto cercada por pastagens menos desejáveis e construções menores onde as pessoas podiam viver quando levavam o rebanho para pastar em diferentes lugares da fazenda. Uma equipe de escavação chefiada por Konrad Smiarowski, doutorando do Hunter College, identificou 47 herdades organizadas em torno de oito fazendas em Vatnahverfi. As fazendas vikings cobriam áreas tão extensas que precisavam da construção de estruturas menores para servir de abrigos temporários para o rebanho e espaço para ordenhar vacas, tosquiar ovelhas e processar leite e carne. A equipe de Smiarowski descobriu 86 desses abrigos nessa região nos últimos 12 anos. Essas descobertas e as de outras equipes sugerem que a comunidade agrária de Vatnahverfi abrigava entre 255 e 533 pessoas. As fazendas determinaram a hierarquia que deu as bases para a sociedade da Groenlândia, explica Thomas McGovern, arqueólogo também do Hunter College que tem trabalhado em sítios lá e em outros locais no Atlântico Norte desde os anos 1970. A elite viking dona da terra dependia da permanência das pessoas ali, acrescenta Jette Arneborg, do Museu Nacional da Dinamarca, em Copenhague. Os proprietários de terra, desta forma, abrigavam as famílias dos agricultores e concediam acesso aos pastos em troca de parte dos lucros dos produtos pecuários. As colônias prosperaram sob esse sistema, crescendo para cerca de 3 mil residentes em seu pico por volta de 1200 a 1250, conta Arneborg.

Q

UANDO AS CONDIÇÕES CLIMÁTICAS PIORARAM, COMO aconteceu logo depois da chegada dos colonos, os vikings da Groenlândia enfrentaram os desafios de frente. Fornecer feno suficiente para porcos e gado bovino durante o inverno estava ficando difícil na Groenlândia, então os fazendeiros mudaram a criação principalmente para ovelhas. Em locais onde a pastagem era especialmente difícil, eles criavam cabras, animais que podem comer quase tudo. O leite das ovelhas e das cabras substituiu o leite de vaca como alimento primordial em sua dieta. Eles criavam somente uns poucos porcos e vacas, apenas para festejos e consumo pelos ricos. Como as fazendas não eram produtivas o suficiente para sustentar todos os colonos, as pessoas tiveram de encontrar fontes totalmente novas de alimentos. Os depósitos de lixo deixados pelos groenlandeses mostraram que eles começaram a caçar


focas em larga escala logo depois de sua chegada. Os vikings provavelmente caçaram focas em mar aberto dos fiordes usando barcos e redes para reunir os animais em grupos onde eram alvejados pelas lanças. Eles também começaram a caçar renas e morsas. Explorar esses animais exigia caçadas comunitárias por uma substancial força de trabalho, com estreita coordenação entre o chefe e os demais caçadores. Os vikings estavam em posição favorável para adotar essa nova prática, tendo trabalhado em arranjos semelhantes nas fazendas. A organização das fazendas fornecia a estrutura para a administração eficaz do trabalho de caça e dos recursos alimentares. A caça comunitária, assim como a mudança nas práticas pecuárias, tornou-se uma adaptação única ao ambiente da Groenlândia. Os vikings não criaram essas estratégias do nada. Suas inovações parecem ter surgido da experiência que levaram com eles da Islândia e da Escandinávia. Ecologistas chamam esse corpo de expertise de “conhecimento ecológico tradicional”, a série de comportamentos e tecnologias que os povos aprimoraram por gerações por meio do contato com o ambiente. A caça de focas era praticada no Mar Báltico e na Islândia, mas aquelas focas pertenciam a uma espécie diferente das que eram caçadas na Groenlândia. Os vikings podem também ter ganhado experiência com a caça de morsas na Islândia. Nos dois casos, os colonos tiveram de adaptar suas técnicas às circunstâncias extraordinárias da Groenlândia. Enquanto os trabalhadores tentavam descobrir como encher suas barrigas, a elite dos proprietários de terras buscava meios de ampliar sua influência. Uma forma de fazer isso era construindo igrejas e consagrando campos para cemitérios. Os fazendeiros estavam dispersos pelo local, então locais centrais de encontro eram cruciais para a vida social dos assentamentos. “De alguma forma, eles tinham de ser uma comunidade”, comenta Smiarowski. As igrejas se tornaram uma maneira de reunir as pessoas para casamentos, funerais e serviços regulares. As igrejas também tinham uma outra função. Em 1123, a Igreja Católica nomeou um padre chamado Arnald como bispo da Groenlândia. Ela estava começando a olhar a Groenlândia como um recurso econômico. Enquanto o comércio entre a Europa e a Groenlândia aumentava, os colonos independentes começaram a buscar formas de melhorar essa relação. Eles solicitaram ao rei da Noruega Haakon IV que tornasse a Groenlândia parte de seu reino. Os groenlandeses pagariam impostos à Noruega e o rei garantiria que um navio chamado Greenland Carrier viajaria todos os anos à Groenlândia para comprar e vender bens. Essas missões comerciais mantiveram a Groenlândia como parte da cultura e da economia europeias. Como resultado, os vikings “tinham as mesmas roupas e o mesmo tipo de pentes de duplo lado” que os europeus usavam, Arneborg diz. Navios mercantes como o Greenland Carrier talvez também tenham transportado bens e pessoas para a Igreja Católica. Em 1341, o bispo de Bergen, na Noruega, enviou um padre à Groenlândia para fazer uma lista de igrejas locais e suas propriedades. O Vaticano admirava ornamentos em marfim e o bispo pode ter sido encarregado de manter as linhas de abastecimento abertas entre a Groenlândia e o Vaticano, explica Mikkel Sørensen, especialista em história e arqueologia inuíte da Groenlândia na Universidade de Copenhague. Arneborg, de seu lado, acredita que a Igreja estava mais interessada no dinheiro do comércio de marfim do que no próprio marfim. De todo jeito, os reis noruegueses controlavam o

D E S C O B E R TA S

Laços que unem Vikings começaram a se agrupar na Groenlândia a partir da Islândia e outras partes da Europa por volta do ano 1000 d.C., estabelecendo duas colônias, o Assentamento Oriental e o Assentamento Ocidental. Mas eles mantiveram relações políticas e culturais com a Europa. Eles formaram fazendas em locais como Vatnahverfi no estilo das fazendas vikings encontradas na Escandinávia e na Islândia, cultivavam pasto para suas vacas e ovelhas. Mas eles tinham de encontrar novas fontes de alimentos e renda. Eles começaram a caçar focas e renas. E levaram pequenos barcos pela costa Oeste acima até a Baía de Disko para caçar morsas por suas presas de marfim. Os vikings exportavam marfim e peles para a Europa por um navio enviado de Bergen, na Noruega. Esse acerto funcionou bem até que os bens de luxo caíram em desuso nos mercados europeus.

G ROENL ÂNDIA ÁREA DE CAÇA DE MORSAS

Baía de Disko

Assentamento Ocidental

ISL ÂNDIA Assentamento Oriental

ILHAS FAROÉ

Bergen, Noruega

Vatnahverfi

FONTES: ROWAN JACKSON E ANDREW DUGMORE Universidade de Edimburgo (rotas comerciais)

Rotas de exportações da Groenlândia

que era praticamente a única fonte de oferta de marfim na Europa naquele tempo. A relação parece ter sido muito lucrativa para todos por mais de um século. Restos de marfim das morsas foram encontrados em sítios de oficinas medievais da Escandinávia até a Irlanda e Alemanha, mostrando que a demanda por esse material se entendia pela Europa. Mudanças drásticas estavam a caminho, no entanto. Análises de sedimentos do fundo do mar no Noroeste da Islândia mostram que, por volta de 1250, o clima começou a entrar em uma fase chamada de Pequena Era do Gelo. As temperaturas caíram e o sistema climático se tornou errático. Os temporais ficaram mais frequentes e severos. A longa viagem oceânica entre a Islândia e a Groenlândia se tornaria mais traiçoeira e teria desencorajado os caçadores de fortuna que não queriam colocar seus navios em risco, resume McGovern. Embora as colônias vikings da Groenlândia tenham durado mais 200 anos, muitos acadêmicos veem o início da Pequena Era do Gelo como o começo de seu fim. Relutantes ou incapazes de mudar com os tempos, os assentamentos começaram a ruir, supõem esses especialistas. Mas McGovern não está convencido de que o mau tempo tenha sido suficiente para acabar com as colônias. “Nos anos 1250 os groenlandeses estavam lá havia muitos anos e nem sempre foi quente e aconchegante, portanto eles haviam passado por tempos

Mapa de Michael Newhouse

difíceis e sabiam que os temporais ocorrem e, algumas vezes, as pessoas se afogam”, opina. Contrariando as análises de que eles ficaram presos em suas práticas, os vikings parecem ter lidado com esses desafios de forma eficaz. Ossos achados em montes de lixo de fazendas medievais em toda a Groenlândia indicam que eles mudaram para se concentrar ainda mais estreitamente na criação de ovelhas e cabras, que são resistentes o suficiente para sobreviverem com quantidades menores de pasto. Mesmo assim, pequenos proprietários de terra lutavam para alimentar seus rebanhos. Eles tinham de se tornar arrendatários de grandes fazendeiros ou vender suas terras e descobrir um novo meio de sobrevivência. Então, eles se tornaram arrendatários. E isso funcionou por algum tempo. Mas o mundo também mudava de formas que não envolviam o clima. Pode ter sido a complexa interação dessas mudanças que condenou as colônias vikings da Groenlândia. Talvez mais importante, eventos mundiais começaram a corroer seu comércio de marfim das morsas. Guerras entre cristãos e muçulmanos no Oriente Médio tinham ajudado a Groenlândia a tornar-se um grande participante do comércio de marfim. As guerras levaram ao aumento da pirataria no Mar Mediterrâneo, que obstruíram o transporte de marfim de elefantes da África e Ásia para a Europa. Quando o marfim de elefantes ficou mais raro e valioso na Europa, a viagem de 2.800 km para a Groenlândia em

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busca do marfim das morsas transformou-se em uma opção mais lucrativa do que as rotas mais curtas, mas mais perigosas para a África e Ásia. Quando as guerras no Oriente Médio se atenuaram e o comércio com África e Ásia foi reaberto, a Europa pode ter desviado sua atenção da Groenlândia, diz Søren Sindbæk, professor de arqueologia medieval da Universidade Aarhus, na Dinamarca. Ao mesmo tempo, mudanças nas modas podem ter reduzido a demanda por marfim e outros artigos de luxo. O marfim passou de material raro e requisitado para joias e outras decorações a desprezado pelas elites a partir dos anos 1200. Essa tendência parece coincidir com uma mudança no tipo de comércio que interessava aos mercados europeus, diz McGovern. O comércio mudou de bens muito prestigiados como ouro, peles e marfim para produtos em massa de baixo valor como fardos de peixe seco e rolos de tecido de lã que a Islândia produzia. “O marfim de morsa só tem valor se as pessoas assim o disserem”, afirma ele. Em contraste, peixes e lãs são alimentos e roupas para abastecer exércitos. Essa transição marcou uma mudança fundamental no funcionamento da economia europeia. “Os groenlandeses ficaram presos na velha economia”, observa McGovern. “Os islandeses estavam bem mais posicionados para aproveitar a expansão do comércio de bens de massa e foi isso o que eles fizeram.” O surto da Peste Negra na Europa pressionou ainda mais a economia da Groenlândia. Entre 1346 e 1353, quase um terço da


população da Europa morreu por causa da peste. A Noruega foi particularmente atingida, perdendo cerca de 60% de sua população. O país não enviou seus navios depois de 1369, o que impediu que os vikings vendessem suas peles e marfins de morsa, cuja demanda já estava em declínio. O vikings da Groenlândia também enfrentaram novas ameaças domésticas: invasores do Norte. Quando Erik, o Ruivo, estabeleceu sua fazenda, parecia que nenhum outro povo havia vivido na Groenlândia. É possível que um grupo conhecido como paleoesquimó, ou povo de Dorset, também tenha habitado ali, mas teriam ficado bem ao Norte da Baía de Disko, longe das vistas em território desconhecido, no que diz respeito aos vikings. Mais tarde, nos anos 1300, um grupo inuíte que acadêmicos denominam thule começou a descer pelo litoral em barcos cobertos de pele chamados umiaks em direção aos campos de caça de morsas dos vikings. Os thules se especializaram em caça às baleias, e seus umiaks organizaram a sociedade thule da mesma forma que as fazendas organizaram os vikings. Cada umiak podia acomodar cerca de 15 pessoas, e o dono do barco assumia o papel de líder, explica Sørensen. Eles provavelmente estavam em missões baleeiras quando encontraram os vikings caçando na Baía de Disko. Um documento do século 14 intitulado Descrições da Groenlândia indica que o encontro não foi pacífico: os vikings receberam os thules com sua típica diplomacia, ou seja, os atacaram.

CINDY HOPKINS Alamy

RUÍNAS DE PEDRA da igreja Hvalsey que, se estima, foi construída no século 14 em terras vikings no Assentamento Oriental.

Apesar de toda a sua agressividade, os vikings podem ter terminado a batalha do lado derrotado. Por volta de 1350, eles deixaram o Assentamento Ocidental, que ficava mais perto da área de caça da Baía de Disko do que o Assentamento Oriental. Por que eles abandonaram ali 80 fazendas e o acesso mais fácil às morsas continua aberto para debate. Mas, segundo McGovern, todas as referências que as sagas fazem aos inuítes na Groenlândia envolvem combate. Uma razão provável para os vikings terem desocupado a área, então, é que eles não conseguiam se defender dos thules invasores.

A

PIORA NO CLIMA, A MUDANÇA NA POLÍTICA E NA MODA, A disseminação da peste e a chegada dos invasores formaram um conjunto de problemas que os vikings nunca tinham visto. Eles estavam em uma situação que ia além de seu tradicional conhecimento ecológico. Como resultado, os groenlandeses enfrentaram decisões difíceis sobre o que fazer para manter sua sociedade funcionando. Eles dobrariam as apostas em suas estratégias testadas e aprovadas, como caça comunitária, que permitiram que seus ancestrais sobrevivessem ao clima ártico? Ou desenvolveriam novas adaptações aos novos desafios que se apresentavam? Segundo Arneborg e McGovern, as evidências arqueológicas sugerem que os groenlandeses reorientaram seus esforços para man-

ter as caçadas e fazer o que tinha funcionado tão bem quando as colônias foram instaladas, e continuaram fazendo isso até o fim. Ricos donos de terras continuaram renovando suas igrejas praticamente até que as colônias foram abandonadas, o que pode ter sido parte do problema. “Se alguém investe em construções, em uma igreja, isto o fixa a um local”, diz Marten Scheffer, especialista em matemática aplicada da Universidade Wageningen, na Holanda. Scheffer dedicou parte de sua carreira a modelos matemáticos das causas de colapsos das sociedades. Quando uma sociedade se aproxima de um ponto de ruptura, ela se recupera mais lentamente das adversidades, mesmo das pequenas. Não importa o que confira resistência à sociedade — alimentos, riqueza, tecnologia —, isso se torna escasso, dificultando a adaptação. Mas outra coisa que desacelera a recuperação é o que Scheffer chama de “efeito dos custos irrecuperáveis” — construções e equipamentos que permitem que a sociedade obtenha o que necessita do ambiente. No caso dos vikings, isso não só significaria os barcos e equipamentos de caça de focas e morsas, mas também incluiria as partes de sua cultura que os ligavam à Europa, como novas igrejas. Os esforços gastos na construção e equipamentos levam em conta a probabilidade de as pessoas as deixarem para trás mesmo quando economicamente faria sentido fazê-lo. “Eles tendem a ficar muito tempo no mesmo lugar e, no fim, eles partem”, diz Scheffer. “Isso leva muito tempo e, então, eles partem em massa.” Ele acredita que isso pode ter acontecido com os vikings. As colônias teriam outras opções que poderiam ter permitido sua permanência? Alguns especialistas sugerem que os vikings poderiam ter adotado um tipo de vida mais semelhante ao inuíte. Afinal, os inuítes conseguem viver na Groenlândia até hoje. Mas esse argumento ignora a razão pela qual os vikings foram para lá. Se eles quiseram fazer fortuna vendendo presas de morsas aos europeus, a visão inuíte de se tornar capitão de seu próprio umiak talvez não tivesse o mesmo apelo para eles. “Eles estavam na periferia de todo o sistema europeu, portanto era muito importante estar conectado ao comércio”, diz Sørensen. “Eles queriam ser verdadeiros europeus ali. Trata-se muito de uma questão de identidade.” Em meados dos anos 1400, as opções podem ter se esgotado. Mesmos os donos das maiores fazendas e as melhores igrejas teriam de se perguntar: se eles tinham de enfrentar a morte por fome ou combate, por que não empacotar seus pertences, pegar um barco e navegar para a Europa? A resposta pode ser que suas perspectivas ali poderiam ser ainda piores: eles estariam retornando para uma Europa que era parte de um novo sistema econômico sem espaço para caçadores de focas e morsas. Os vikings podem ter conquistado a Groenlândia, mas, no fim, forças do mundo além de seus litorais gelados podem tê-los dominado.


Was It for walrus? Viking age settlement and medieval walrus ivory trade in Iceland and Greenland. Karin M. Frei et al. em World Archaeology, vol. 47, no. 3, págs. 439–466; 2015. Vatnahverfi: a green and pleasant land? Palaeoecological reconstructions of environmental and land-use change. Paul M. Ledger et al. em Journal of the North Atlantic, vol. especial 6, págs. 29–46; 2014. Critical transitions in nature and society. Marten Scheffer. Princeton University Press, 2009. The world of the Vikings. Richard Hall. Thames & Hudson, 2007.

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SEM RUMO NO MAR CIÊNCIA MARINHA

A acidificação dos oceanos pode alterar o comportamento de organismos subaquáticos de maneiras desastrosas Danielle L. Dixson


O

S PEIXES-PALHAÇO VIVEM TODA SUA VIDA ADULTA ANINHADOS NOS BRAÇOS PROTETORES de uma única anêmona-do-mar num recife de coral. Entre o nascimento e a vida adulta, no entanto, os peixes precisam completar uma jornada perigosa. Depois da incubação, uma larva — uma versão minúscula parcialmente formada de um peixe adulto — nada para fora do recife em direção ao mar aberto para terminar seu desenvolvimento, teoricamente longe de predadores. Depois de um período de crescimento de 11 a 14 dias, o jovem peixe está pronto para nadar de volta para os recifes e escolher a anêmona que será seu lar.

Mas, à medida que ele se aproxima precisa atravessar uma “parede de bocas” — todos os tipos de animais, como bodiões e peixes-leão, se escondem entre os recifes prontos para atacar os minúsculos peixes. Para navegar em segurança e com sucesso é importante identificar os odores dos predadores e evitar ser apanhado. O sentido do olfato é pura química em ação: detectar, processar e responder às moléculas na água. Mesmo uma pequena mudança na química oceânica poderia desestabilizar esse delicado mecanismo de sobrevivência. Os cientistas começaram a se preocupar com o que poderá acontecer quando a água se tornar mais ácida, uma tendência mundial à medida que os oceanos absorvem cada vez mais CO2 da atmosfera. Em 2010 meus colegas e eu colocamos 300 larvas recém-geradas de peixe-palhaço num tanque com água do mar em nosso laboratório e as monitoramos por 11 dias. Quando injetamos o odor de um peixe amigável, elas não reagiram. Mas, quando injetamos o cheiro de um predador (bacalhau das pedras), elas se afastaram. Posteriormente repetimos o experimento com 300 novas larvas dos mesmos pais, mas dessa vez com água mais ácida — que foi ajustado para o nível esperado em certas partes dos oceanos do planeta por volta de 2100 se as tendências atuais se mantiverem. Os jovens peixes se desenvolveram normalmente, e nenhum evitou o odor do predador. Na verdade, eles preferiram nadar na direção do odor perigoso, em vez de na água natural. Quando introduzimos simultaneamente odores de predadores e de não predadores os peixes pareciam indecisos, e passaram o mesmo tempo nadando em direção a um cheiro e ao outro. Eles podiam sentir os sinais químicos, mas não conseguiam identificar o significado desses sinais. A inversão de comportamento foi surpreendente e preocupante. Acreditávamos que a acidificação poderia afetar ligeiramente a sinalização química, mas nunca o suficiente para induzir um peixe a nadar em direção à morte iminente. Todos os animais cumprem três tarefas básicas na vida: procurar comida, se reproduzir e evitar virar alimento no processo. Em

locais como os recifes de coral, onde os predadores e presas povoam densamente um hábitat limitado e complexo, a seleção natural favorece fortemente espécies que se esquivam dos predadores. Qualquer ruptura dessa habilidade poderia ter consequências catastróficas para todo o ecossistema. Se a água cada vez mais ácida realmente interfere no sentido do olfato de peixes-palhaço, ela pode também interferir em outros sentidos e comportamentos. E embora nossos estudos se restrinjam a uma espécie de peixe-palhaço, o odor é crítico para um número enorme de organismos marinhos. No mínimo, confusão e desorientação poderiam significar mais um estressor sobre os peixes já desafiados pelo aumento da temperatura da água, pesca predatória e mudança de suprimento de alimentos. Além disso, se os habitantes de muitos oceanos começarem a se comportar de forma estranha, cadeias alimentares inteiras, padrões de migração e ecossistemas poderão colapsar. Embora a ciência ainda seja nova, os resultados parecem estar se alinhando: a acidificação oceânica está confundindo a mente dos peixes. O DESAFIO ÁCIDO

Desde a Revolução Industrial a concentração de CO2 da atmosfera aumentou de 280 partes por milhão (ppm) para somente um pouco mais de 400 ppm atualmente. Esse número seria muito maior sem os oceanos, que absorvem de 30% a 40% do CO2 enviado para a atmosfera. Mais CO2 dissolvido na água do mar produz reações químicas que aumentam a acidez — medida como pH baixo. As águas superficiais estão aproximadamente 30% mais ácidas hoje que no final dos anos 1800, e se as tendências das emissões de carbono atuais se mantiverem até o fim do século, elas poderão estar aproximadamente 150% mais ácidas nessa época. CO2 adicional na coluna de água quebra a calcita e a aragonita — dois minerais que são blocos de construção essenciais para as conchas e esqueletos externos de certos animais marinhos. Mariscos, ouriços e plâncton criados por outros pesquisadores em tan-

EM SÍNTESE

Águas oceânicas cada vez mais ácidas criadas pelas mudanças climáticas podem estar destruindo comportamentos importantes que seres marinhos precisam manter para sua sobrevivência. Experimentos mostram que peixes-sargento, tuba-

Ilustração de Pascal Campion

rões e caranguejos criados ou expostos a água altamente ácida podem não conseguir sentir o odor de predadores ou encontrar alimento ou podem vagar atipicamente em locais perigosos. Não está claro se os habitantes marinhos podem se

adaptar a um aumento gradativo de acidez, ou se eles são capazes de transmitir traços adaptados para seus descendentes. Testes em recifes vulcânicos que são naturalmente mais ácidos podem fornecer algumas respostas.

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ques com água com níveis mais altos de CO2 tiveram um desenvolvimento incompleto ou as conchas e esqueletos deformados. No entanto, os cientistas acreditam que peixes e outros organismos desprovidos de concha poderão escapar das garras da acidificação oceânica, em parte porque pesquisas anteriores realizadas na década de 1980 mostraram que certos animais tinham uma capacidade extraordinária de regular sua química interna aumentando ou diminuindo as quantidades de bicarbonato e cloro de seus corpos. Esses estudos, no entanto, só analisaram a fisiologia — se o animal sobreviveria à água acidificada. Manter as funções normais como encontrar alimento e evitar perigos é um desafio diferente. Nosso grupo de pesquisa foi um dos primeiros a atacar a próxima questão lógica: a acidificação pode mudar o comportamento dos seres marinhos? ODORES E SONS CONFUSOS

Os experimentos que realizamos com os peixes-palhaço mostram fortes indícios de que a acidificação de fato alterou o comportamento dos animais. Outros testes desde então têm se mostrado igualmente preocupantes. Como muitos predadores dos recifes normalmente se alimentam durante o dia, jovens peixes-palhaço que voltam para o coral em busca de sua anêmona tendem a se aproximar à noite, quando os predadores estão dormindo, preferivelmente sob um luar suave. Mas não é fácil para um peixe com menos de um centímetro navegar no escuro, no mar aberto de aspecto praticamente uniforme, por isso eles usam sons produzidos pelos corais e seus habitantes para guiá-los. Um ano depois de um experimento com odores, analisamos se a água em processo de acidificação poderia interferir também na audição. Testamos peixes-palhaço jovens colocando-os dentro de uma caixa num tanque cheio de água do mar. Depois, introduzimos durante o dia, por um lado da caixa, ruídos dos corais (que eles naturalmente deveriam evitar). Os peixes passaram quase três quartos do tempo próximos do lado oposto da caixa, longe da fonte de ruídos. Mas quando testamos novos peixes que tinham passado suas curtas vidas em água 60% mais ácida — nível esperado em oceanos rasos por volta de 2030 — eles não estavam assim tão cautelosos. Mais da metade, na verdade, foi atraída pelo som diurno. Repetimos o experimento mais duas vezes, com água 100% mais ácida e 150% mais ácida — níveis que se espera sejam atingidos por volta de 2050 e 2100 respectivamente. Nos dois casos, os peixes-palhaço passaram mais de 60% do tempo próximos do alto-falante que reproduzia ruídos diurnos do coral. Também realizamos outros testes para garantir que nenhum deles tivesse deficiência auditiva. Em condições de alta acidez, os peixes-palhaço não conseguiram identificar o significado dos sinais auditivos. Habitantes de oceanos com olfato deturpado talvez não possam se esquivar apropriadamente dos predadores. Mas o efeito oposto também poderia ocorrer: eles poderiam não ser capazes de encontrar alimentos eficientemente. Tubarões são conhecidos por seu olfato privilegiado, que usam para navegar, localizar parceiros e perseguir presas. Considerando a confusão sensorial que observamos nos peixes-palhaço, nos perguntamos como os tubarões reagiriam em águas acidificadas. Coletamos 24 galudos malhados lisos na costa perto de Woods Hole, Massachusetts. Dividimos em três grupos e cada um foi mantido em pequenas piscinas. Os tubarões do grupo 1 simplesmente nadaram pela água retirada do oceano próximo de Woods Hole. Colocamos os tubarões do grupo 2 em água tratada para simular a acidez


Danielle L. Dixson é professora assistente de políticas e ciências marinhas da Universidade de Delaware. Ela estuda como as mudanças climáticas e a degradação de hábitats afetam o comportamento de organismos marinhos.

oceânica em 2050 e o grupo 3 em água que simulava as condições dos oceanos em 2100. Entrementes, criávamos um “suco de lula” concentrado obtido encharcando as lulas em água do mar e depois espremendo a água com um tecido fino. (Tubarões adoram lulas.) Depois de cinco dias deixamos cada tubarão nadar num tanque em forma de calha com dez metros de comprimento por dois de largura. A acidez era semelhante à da piscina na qual eles tinham sido mantidos. O tanque tinha dois bocais num dos lados e cada um soltava uma coluna moderada de água da frente para trás. Uma coluna fluía ao longo do lado esquerdo do tanque e a outra do lado direito. Depois que os tubarões começaram a nadar, introduzimos um pouco do suco de lula por um dos bocais. Depois, invertemos os fluxos, caso os tubarões tivessem uma preferência natural de nadar ao longo de um dos lados. Câmeras sobre os tanques e um software de monitoramento registraram o que aconteceu depois. Os tubarões do grupo 1 — água do mar normal — passaram mais de 60% do tempo nadando na correnteza com cheiro de suas lulas da hora do almoço. Os tubarões do grupo 2 tiveram o mesmo comportamento. Mas os tubarões do grupo 3 evitaram claramente o odor da presa, passando menos de 15% do tempo na água tratada com cheiro de lula. Observamos outras diferenças. Os tubarões do grupo 1 insistentemente colidiam e mordiam um tijolo colocado na frente do bocal por onde saía a água de lula. Eles o atingiram duas vezes mais que os tubarões do grupo 2 e três vezes mais que os tubarões do grupo 3. É surpreendente ver um predador perder o interesse — e até evitar o odor — do que é seu alimento. Peixes de recifes testados em outros experimentos parecem mostrar um comportamento similarmente estranho. Dada a importância dos tubarões como predadores do topo de ecossistemas e sua conhecida vulnerabilidade a mudanças ambientais, a acidificação oceânica pode ser uma grande ameaça para esses animais e os ecossistemas em que habitam. NÃO É BOM SER OUSADO

É sempre delicado afirmar que comportamentos observados no laboratório também devem ser observados na Natureza. Por isso, fomos até uma lagoa salgada perto de uma das ilhas ao norte da Grande Barreira de Corais para examinar outro traço: ousadia. Estudamos como jovens peixes-sargento capturados na natureza reagiriam aos odores de predadores depois de expô-los a água ácida durante quatro dias. No tanque em forma de calha, cerca de metade dos peixes mantidos em água com a acidez esperada para 2050 foram atraídos pelo fluxo de água do predador e metade não, mas 100% dos que foram mantidos em água com acidez prevista para 2100 foram atraídos pelo odor do predador. Tatuamos os peixes-sargento para que pudéssemos identificá-los e depois os soltamos num pequeno recife que construímos na lagoa. Os peixes que foram mantidos na água mais ácida apresentaram comportamento de risco: em vez de permanecerem perto de um coral protetor nadaram para muito mais longe e com muito mais frequência que os peixes que foram mantidos na água do mar normal. Depois que um pesquisador mergulhador assustou-

-os obrigando-os a voltar para o coral, os peixes que foram mantidos nos níveis mais altos de CO2 voltaram mais rápido que os outros. E com certeza, os mais ousados expostos à água do mar com acidez prevista para 2100 apresentaram uma probabilidade nove vezes maior de serem atacados por um predador. Os peixes expostos à água do mar com acidez esperada para 2050 não foram tão ousados, mas ainda nadaram a esmo e mostraram uma probabilidade cinco vezes maior de morrer. Os cientistas costumam usar peixes de recifes de corais em experimentos porque seu comportamento é mais consistente e fácil de observar. Mas experimentos com outros seres marinhos também mostraram comportamentos perturbadores. Pesquisadores do Instituto de Pesquisas do Aquário da Baía de Monterey, Califórnia, criaram caranguejos eremitas em águas altamente ácidas. Os caranguejos não mostraram o aumento significativo de ousadia observado nos peixes-sargento, mas demoraram muito mais tempo que o normal para reaparecer em suas cascas quando foram atacados por um predador simulado (um polvo de brinquedo). Investigadores no Chile trabalharam com o abalone chileno, um molusco que se prende às rochas em costas com arrebentação de ondas. Normalmente quando fortes ondas desalojam os abalones de suas posições, eles se prendem de novo para não navegarem à deriva e serem facilmente apanhados por predadores. Quando aumentamos os níveis de CO2 em cerca de 50%, alguns abalones demoraram menos tempo que o normal para se proteger. Alguns que foram mantidos em água mais ácida se perderam pelo caminho enquanto tentavam evitar predadores de caranguejos que espreitavam pelos arredores, e alguns, na verdade, se voltaram na direção das pinças dos caranguejos, em vez de se afastar delas. Claramente, a acidificação dos oceanos está interferindo na mente dos animais. Mas como? Alguns pesquisadores se perguntam se as pistas em si — cheiros e sons — são alteradas pela variação de pH. Mas experimentos mostram que os peixes podem identificar pistas químicas em águas com alta concentração de CO2. Outros especulam que o comportamento alterado pode ser uma resposta ao estresse em peixes que estão tentando regular a mudança de acidez em seu corpo, mas isso requer mais investigação. Levados pela intuição, Phillip L. Munday, da Universidade James Cook, na Austrália, e eu decidimos colaborar com Göran E. Nilsson, da Universidade de Oslo. Nilsson suspeitava que a acidificação interferia com o neurotransmissor GABAA, que modula sinais do cérebro e do sistema nervoso de muitos animais, incluindo os seres humanos. Entre outras tarefas o GABAA inibe sinais ao conduzir cloro e bicarbonato através das membranas de células nervosas. Quando os peixes são expostos a elevados níveis de CO2, eles excretam o cloro do corpo para acumular mais bicarbonato — uma tentativa de minimizar a mudança de pH dentro do corpo. Essa alteração química, no entanto, excita os receptores do GABAA, danificando os sinais. Quando peixes expostos a altas concentrações de CO2 são posteriormente colocados em água com gabazina — composto químico que reduz a excitação — o comportamento normal é recuperado depois de apenas 30 minutos. No entanto, a sensibilidade do GABAA pode diferir entre as espécies, por isso, não está claro se essa é a causa primária das mudanças de comportamento. OS PEIXES CONSEGUEM SE ADAPTAR?

A principal pergunta que me fazem quando falo sobre a acidificação dos oceanos é: quais são as chances de que a vida marinha possa se adaptar? A natureza tem uma capacidade espantosa de

se recuperar. Prever como um organismo pode se adaptar é difícil, e prever até que ponto os ecossistemas complexos podem se adaptar é praticamente impossível. Os experimentos, na verdade, indicam algumas tendências comuns. O olfato foi alterado em tubarões adultos, e também em jovens peixes-palhaço, por exemplo. Também parece haver um ponto crítico para os peixes de recifes de coral: cerca de metade mostrou mudança de comportamento quando a acidez chegou aos níveis esperados para 2050, mas praticamente todos exibiram esses comportamentos em níveis previstos para 2100. No entanto, devemos indagar se a taxa de acidificação nos experimentos é um fator complicador. A maioria dos estudos envolveu habituar os peixes ou criá-los em condições elevadas de CO2 durante alguns dias ou meses — um período extremamente curto. Os animais não tiveram uma oportunidade realista de se aclimar ou se adaptar. Precisamos investigar os peixes em seu hábitat, à medida que os oceanos tornam-se gradativamente mais ácidos. Para entender melhor, os cientistas se voltaram para os recifes próximos de infiltrações de gás vulcânico, onde o CO2 vaza do solo dos recifes em locais bem determinados, acidificando naturalmente a água adjacente a níveis, que segundo as previsões, seriam similares aos de 2100. Quando visitamos recifes vulcânicos em Papua Nova Guiné, descobrimos que peixes-sargento jovens num local de infiltração de gás eram atraídos pelo odor do predador, não distinguiam entre os odores de predadores e de não predadores, e apresentavam comportamento arriscado — as mesmas peculiaridades apresentadas pelos peixes de laboratório. Em recifes sem infiltração, as mesmas espécies de peixe-sargento detectavam predadores, se esquivavam deles e se arriscavam menos. Também não sabemos se os comportamentos podem ser transmitidos para as futuras gerações. As pesquisas estão apenas começando. No entanto, um estudo revelou que a prole de peixes de recifes de coral criada em condições de altas concentrações de CO2, não mostrou nenhuma facilidade para se adaptar a níveis mais altos. A acidificação oceânica é apenas um dos estressores. Pesca excessiva, aumento da temperatura da água, maior poluição, e eliminação de predadores do topo da cadeia alimentar como os tubarões e destruição de hábitats, tudo isso prejudica o oceano. Até que questões locais, como remoção de barbatanas de tubarões, sejam banidas pelas autoridades, danos mais amplos — como aumento da temperatura e acidificação — podem ser a gota d’água para muitas espécies. Enquanto examinamos como os estressores afetam fisicamente os habitantes marinhos, também podemos investigar como esses fatores podem afetar as capacidades cognitivas que são igualmente importantes para a sobrevivência.


Odor tracking in sharks is reduced under future ocean acidification conditions. Danielle L. Dixson et al. em Global Change Biology, vol. 21, No. 4, págs. 1454–1462; abril de 2015. Behavioural impairment in reef fishes caused by ocean acidification at CO2 seeps. Philip L. Munday et al. em Nature Climate Change, vol. 4, págs. 487–492; junho de 2014. D E N OSSOS A RQU I VOS

Perigos da acidificação do oceano. Scott C. Doney; ed. 47; abril de 2006.

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POR UMA IA MAIS HUMANA

A P R E N D I Z AG E M DE MÁQUINA


Ilustração de Simon Prades

A inteligência artificial vem passando por uma renovação desde que começou a incorporar nosso conhecimento sobre como as crianças aprendem Alison Gopnik

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Alison Gopnik é professora de psicologia e professora associada de filosofia da Universidade da Califórnia em Berkeley. Suas pesquisas focam como as crianças pequenas aprendem sobre o mundo que as cerca.

S

E VOCÊ PASSA MUITO TEMPO COM CRIANÇAS É TENTADO A SE PERGUNTAR como esses jovens seres humanos aprendem tanto e tão depressa. Percorrendo um longo caminho de volta até Platão, os filósofos também têm se feito a mesma pergunta, mas sem achar respostas satisfatórias. Meu neto de cinco anos, Augie, sabe muito sobre plantas, animais e relógios, sem falar em dinossauros e naves espaciais. Ele também consegue entender o que as outras pessoas querem, como elas pensam e como se sentem. E ele utiliza esse conhecimento para classificar o que vê e ouve, e fazer novas previsões. Recentemente, ele afirmou, por exemplo, que as espécies recentemente descobertas de titanossauro em exibição no Museu Americano de História Natural da Cidade de Nova York são herbívoras, logo, isso significa que ele não é assim tão assustador. Porém, tudo o que chega até Augie do ambiente que o rodeia é um feixe de fótons que impressionam sua retina e perturbações do ar que repercutem em seus tímpanos. De algum modo o computador neural atrás de seus olhos azuis consegue, a partir da informação limitada de seus órgãos sensoriais, fazer inferências sobre titanossauros comedores de plantas. Uma questão que permanece é se os computadores eletrônicos também podem fazer isso. Nos últimos 15 anos, aproximadamente, cientistas da computação e psicólogos vêm tentando achar a resposta. As crianças absorvem uma grande quantidade de conhecimento com pouco input dos professores ou pais. Apesar dos enormes avanços da inteligência artificial (IA), até os computadores mais poderosos ainda não conseguem aprender tão bem como um garoto de cinco anos. Entender como o cérebro de uma criança realmente funciona — e depois criar uma versão digital que funcione eficientemente — será um grande desafio para os cientistas da computação nas próximas décadas. Mas, enquanto isso, eles estão começando a desenvolver uma inteligência artificial que incorpore parte do que sabemos sobre como os seres humanos aprendem. ESTE LADO PARA CIMA

Depois da primeira manifestação de entusiasmo nas décadas de 1950 e 1960, a busca pela IA esfriou durante décadas. Nos últimos cinco anos, no entanto, houve avanços surpreendentes, principalmente no campo da aprendizagem de máquina, e a IA tornou-se um dos desenvolvimentos mais proeminentes da tecnologia. Surgiram muitas previsões utópicas ou apolíticas sobre o

significado desses avanços. Elas foram adotadas, literalmente, para pressagiar imortalidade ou o fim do mundo, e muito se escreveu sobre as duas possibilidades. Acredito que os desenvolvimentos em IA levaram a esses sentimentos fortes por causa do medo entranhado que sentimos dos quase humanos. A ideia de que as pessoas possam criar uma ponte para encurtar a distância entre o humano e o artificial sempre foi perturbadora, desde o Golem medieval, passando pelo monstro de Frankenstein, até Ava, a sedutora robótica fatal do filme Ex-Máquina: instinto artificial. Mas os computadores realmente aprendem tão bem quanto os seres humanos? Quanto da inflamada retórica revela uma mudança revolucionária, e quanto é apenas espalhafato midiático? Pode ser difícil acompanhar os detalhes de como os computadores aprendem a identificar, por exemplo, um gato, uma palavra pronunciada, ou um ideograma japonês. Mas, numa análise mais profunda, as ideias básicas por trás da aprendizagem de máquina não são tão enigmáticas quanto podem parecer a princípio. Uma abordagem tenta resolver o problema começando com um feixe de fótons e vibrações do ar que Augie e todos nós recebemos e que atingem o computador como pixels de uma imagem digital e padrões sonoros de uma gravação de áudio. Depois ela procura extrair uma série de padrões dos dados digitais capazes de detectar e identificar objetos inteiros do mundo que nos rodeia. Essa chamada abordagem “de baixo para cima” se baseia nas ideias de filósofos como David Hume e John Stuart Mill e psicólogos como Ivan Pavlov e B.F. Skinner, entre outros. Nos anos 1980, cientistas descobriram uma forma engenhosa

EM SÍNTESE

Como crianças pequenas sabem o que sabem? Essa questão preocupou filósofos e psicólogos por muito tempo — e agora preocupa os cientistas da computação.


Especialistas em inteligência artificial estão estudando os poderes do raciocínio mental de crianças em idade pré-escolar para desenvolver formas de ensinar máquinas sobre o mundo.

Duas estratégias rivais de aprendizagem de máquina — as duas competindo na tentativa de imitar o que as crianças fazem naturalmente — começaram a transformar a IA como uma disciplina.

E S T R AT É G I A S O P O S TA S

Dois caminhos para o ressurgimento da IA Problemas que crianças na faixa dos cinco anos resolvem rapidamente podem confundir até os computadores mais poderosos. A IA realizou um movimento corajoso nos últimos anos ao ensinar computadores a aprender sobre o mundo de forma similar como as crianças aprendem. A máquina reconhece a letra “A” ou a partir de informação sensorial bruta — abordagem de baixo para cima —, ou a partir de pressupostos baseados em conhecimento preexistente — abordagem de cima para baixo.

De cima para baixo (aprendizagem profunda)

De cima para baixo (métodos bayesianos)

Exemplos da letra A ensinam um computador a distinguir padrões de pixels iluminados e escuros para várias versões da letra. Depois, quando a máquina recebe uma nova entrada, ela avalia se os pixels coincidem com a configuração do conjunto de treinamento, confirmando que a letra é, de fato, um A. A aprendizagem profunda é uma versão mais complexa Entrada dessa abordagem.

Quando se usa métodos bayesianos, um único exemplo da letra A é suficiente para recon ecer exemplos similares. A máquina constrói um modelo de letra a partir de sua própria biblioteca interna de “partes”, montando uma figura formada por um ngulo agudo unido por um travessão, um A que pode então ser usado para identificar vers es ligeiramente diferentes da letra ou modific la de v rias formas. Entrada

Saída: pixel por pixel, essa letra se parece com o conjunto de dados brutos de treinamento: portanto, ela é um A

O sistema é acionado com um exemplo de um novo conceito, suficiente para sustentar uma série de tarefas de saída

O sistema é treinado com dados brutos (isto é, pixels)

FONTE: “HUMAN-LEVEL CONCEPT LEARNING THROUGH PROBABILISTIC PROGRAM INDUCTION,” POR BRENDEN M. LAKE, RUSLAN SALAKHUTDINOV E JOSHUA B. TENENBAUM, EM SCIENCE, VOL. 350; 11 DE DEZEMBRO DE 2015 (exemplo bayesiano)

a da classificação Saída: de exemplos geração de de entrada novos exemplos

e irresistível de aplicar métodos de baixo para cima para permitir que os computadores caçassem padrões significativos nos dados. Sistemas chamados “conexionistas” ou “redes neurais” se inspiram na forma como os neurônios convertem padrões de luz em sua retina em representações do mundo que os rodeia. Uma rede neural faz algo similar. Ela utiliza elementos de processamento interconectados, semelhantes a células biológicas, para transformar pixels de uma camada da rede em representações cada vez mais abstratas — um nariz ou um rosto inteiro — à medida que os dados são processados em camadas sucessivamente mais altas. As ideias sobre redes neurais passaram por uma recente revitalização por causa de novas técnicas chamadas aprendizagem profunda — tecnologia que agora está sendo comercializada pela Google, Facebook e outras gigantes da TI. O poder sempre crescente dos computadores — o crescimento exponencial da capacidade computacional previsto pela conhecida lei de Moore — também contribui para o novo sucesso desses sistemas. E isso ocorre também com o desenvolvimento de conjuntos de dados extremamente grandes. Com melhor capacidade de processamento e mais dados para digerir, os sistemas conexionistas podem aprender com muito mais eficiência que se imaginava. Ao longo de anos, a comunidade de IA oscilou entre favorecer esses tipos de soluções de baixo para cima para a aprendizagem de máquina e abordagens alternativas “de cima para baixo”. As abordagens de cima para baixo alavancam o que um sistema já sabe


Saída: análise das partes do objeto

Saída: geração de novos conceitos

para ajudá-lo a aprender coisas novas. Platão e os filósofos racionalistas, como Descartes, acreditavam na aprendizagem de cima para baixo, que desempenhou um papel importante no início da IA. Na década de 2000 esses métodos também foram recriados na forma de modelagem probabilística ou bayesiana. Como os cientistas, sistemas de cima para baixo também começam formulando hipóteses abstratas e amplas sobre o mundo e então pressupõem como deveriam ser os dados se essas hipóteses estiverem certas. Também como os cientistas, os sistemas então revisam suas hipóteses, conforme o resultado de suas previsões. NIGÉRIA, VIAGRA E SPAM

Métodos de baixo para cima são, talvez, os mais rapidamente entendidos, por isso, vamos considerá-los primeiro. Imagine que você tenta fazer seu computador separar mensagens importantes misturadas a todos os e-mails de spam que chegam à sua caixa. É preciso observar que o spam geralmente tem certas características: longa lista de destinatários, endereço de remetente geralmente na Nigéria ou na Bulgária, referências a prêmios de US$ 1 milhão, ou talvez uma propaganda do Viagra. Mas as mensagens legítimas podem parecer iguais. Você não quer perder o aviso de que ganhou uma promoção ou recebeu um prêmio acadêmico. Se você comparar exemplos suficientes de spam com outros tipos de e-mails, notará que só o spam tende a ter elementos que se combinam de certas formas óbvias — por exemplo, Nigéria, jun-

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to com um pretenso prêmio de US$ 1 milhão, sinaliza problemas. Na verdade, existem alguns outros padrões de nível mais alto, muito sutis, que diferenciam as mensagens de spam das legítimas — erros de ortografia e endereços de IP que não são nem um pouco óbvios, por exemplo. Se você pudesse detectá-los poderia filtrá-los do spam com grande precisão — sem recear não receber um aviso de que seu pedido de Viagra já foi expedido. A aprendizagem de máquina de baixo para cima pode revelar pistas relevantes para resolver esse tipo de tarefa. Para isso, a rede neural precisa ser submetida ao seu próprio processo de aprendizagem. Ela analisa milhões de exemplos de gigantescas bases de dados, cada um rotulado como spam ou como e-mail autêntico. O programa então extrai um conjunto de elementos identificadores que separam o spam do resto. De forma similar, a rede neural precisa inspecionar imagens da internet rotuladas como “gato”, “casa” e assim por diante. Ao extrair os elementos comuns de cada conjunto — o padrão que separa todos os gatos de todos os cachorros — a rede neural pode identificar novas imagens de gato, ainda que nunca as tenha visto antes. Ainda está no início um método de baixo para cima chamado aprendizagem não supervisionada, capaz de detectar padrões em dados sem nenhum rótulo. O método procura grupos de elementos que possam identificar um objeto — nariz e olhos, por exemplo, quase sempre andam juntos quando se compõe um rosto e são diferentes das árvores e montanhas do fundo. A identificação de um objeto nessas redes avançadas de aprendizagem profunda é feita por meio de divisão de trabalho: as tarefas de reconhecimento são repartidas entre as diferentes camadas da rede. Um artigo publicado na Nature, em 2015, mostrou exatamente o estado da arte na época, dos métodos de baixo para cima. Pesquisadores da DeepMind, uma empresa pertencente à Google, utilizaram uma combinação de duas diferentes técnicas de baixo para cima — aprendizagem profunda e aprendizado por reforço — para fazer um computador comandar os videogames Atari 2600. Inicialmente, o computador não sabe nada sobre o funcionamento de videogames. Então ele faz suposições aleatórias sobre os melhores movimentos e ao mesmo tempo recebe constante feedback de seu desempenho. A aprendizagem profunda ajudou o sistema a identificar os elementos na tela e o aprendizado por reforço recompensou-o pela alta pontuação. O computador atingiu um alto nível de proficiência em vários jogos. Em alguns casos, ele teve um desempenho melhor que experientes jogadores humanos. No entanto, ele também fracassou completamente em outros jogos tão simples como esses para os seres humanos. A capacidade de aplicar IA para aprender a partir de grandes conjuntos de dados — milhões de imagens do Instagram, mensagens de e-mails ou gravações de voz — permite solucionar problemas que até então pareciam assustadores, como o reconhecimento de imagens e da linguagem. Mesmo assim, vale a pena lembrar que meu neto não tem a menor dificuldade em reconhecer um animal mesmo com dados e treinamento muito mais limitados. Problemas fáceis para uma criança de cinco anos ainda são muito complexos para os computadores e mais difíceis que jogar xadrez. Computadores que aprendem a reconhecer uma cara peluda com bigodes geralmente precisam de milhões de exemplos para categorizar objetos que nós classificamos com poucos exemplos.

Depois de um treinamento intenso, o computador pode ser capaz de identificar a imagem de um gato que nunca tenha visto antes. Mas ele faz isso de formas completamente diferentes das generalizações feitas por seres humanos. Como o software do computador “pensa” de forma diferente, podem ocorrer erros. Algumas imagens de gatos poderão não estar rotuladas como gatos, ou ele pode incorretamente afirmar que uma imagem é um gato, embora seja apenas um borrão aleatório que não enganaria um humano. SEMPRE PARA BAIXO

Outra abordagem da aprendizagem de máquina que transformou a IA nos últimos anos funciona no sentido oposto, de cima para baixo. Ela pressupõe que é possível extrair conhecimento abstrato de dados concretos, porque nós já sabemos muito, mas principalmente porque o cérebro já está capacitado a entender conceitos abstratos básicos. Da mesma forma que os cientistas, utilizamos esses conceitos para formular hipóteses sobre o mundo e tentar prever como deveriam ser os dados (eventos), se essas hipóteses estiverem corretas — o inverso de tentar extrair padrões dos dados brutos, como no caso da IA de baixo para cima. Essa ideia pode ser mais bem ilustrada se, voltando à praga dos spams, considerarmos um caso real em que me envolvi. Recebi um e-mail de um editor de uma revista com um nome estranho, se referindo especificamente a um de meus artigos e propondo que eu escrevesse um artigo para a revista. Nada de Nigéria, nada de Viagra, e nada de milhões de dólares — o e-mail não continha nenhum dos indícios comuns de mensagens de spam. Mas, valendo-me do meu conhecimento prévio e pensando no processo que produz spam de forma abstrata, pude concluir que o e-mail era suspeito. Para começar, eu sabia que os remetentes de spam tentam

APLICAR IA PARA APRENDER COM GRANDES CONJUNTOS DE DADOS PERMITE OBTER SOLUÇÕES PARA PROBLEMAS QUE ATÉ ENTÃO PARECIAM ASSUSTADORES.


obter dinheiro das pessoas apelando para a ganância humana — e quando se trata de publicar seus trabalhos, os acadêmicos podem ser tão gananciosos quanto as pessoas comuns são por ganhar um prêmio de US$ 1 milhão ou conseguir melhor desempenho sexual. Eu também sabia que as revistas legítimas com “livre acesso” estavam começando a reduzir seus custos cobrando dos autores em vez de dos assinantes. Além disso, meu trabalho não tinha nada a ver com o título da revista. Juntando as peças, eu formulei uma hipótese plausível de que o e-mail estava tentando enganar os acadêmicos, induzindo-os a pagar para “publicar” seus artigos numa revista falsa. Cheguei a essa conclusão partindo de um único exemplo, e poderia testar ainda mais minha hipótese, checando a boafé do editor, apenas digitando várias perguntas num navegador. Um cientista da computação poderia chamar meu processo de raciocínio de “modelo generativo”, que é capaz de representar conceitos abstratos, como ganância e falsidade. O mesmo modelo também pode descrever o processo usado para elaborar uma hipótese — o raciocínio que me levou à conclusão de que a mensagem poderia ser um e-mail fraudulento. O modelo me permite explicar como esse tipo de spam funciona, mas também per-

mite que eu imagine outros tipos de spam, ou até um diferente de qualquer outro que eu já tenha visto ou ouvido falar antes. Quando recebo o e-mail da revista, o modelo me permite trabalhar ao contrário — rastrear passo a passo por que ele deve ser um spam. Modelos generativos foram essenciais na primeira onda da IA nos anos 1950 e 1960. Mas eles também têm suas limitações. Primeira, padrões de evidência, em princípio, podem ser explicados por várias hipóteses diferentes. No meu caso, o e-mail realmente poderia ser legítimo, mas mesmo assim parecia improvável. Por isso, os modelos generativos precisam incorporar noções de probabilidades — um dos desenvolvimentos recentes mais importantes para esses métodos. Segunda, geralmente a origem dos conceitos básicos que formam os modelos generativos não é clara. Pensadores como Descartes e Chomsky sugeriram que nascemos com eles incorporados em nós, mas realmente chegamos a este mundo sabendo como a ganância e a falsidade levam a golpes? Os modelos bayesianos — um excelente exemplo de um método recente tipo de cima para baixo — tentam tratar as duas questões. Denominados em homenagem ao estatístico do século 18 Thomas Bayes, combinam modelos generativos e a teoria das probabilidades usando uma técnica chamada inferência bayesiana. Um modelo generativo probabilístico pode prever qual a probabilidade de você perceber um padrão específico de dados, se uma determinada hipótese for verdadeira. Se o e-mail é um golpe, ele provavelmente apela para a ganância do leitor. Mas, obviamente, uma mensagem poderia apelar para a ganância sem ser spam. O modelo bayesiano combina seu conhecimento prévio sobre potenciais hipóteses com os dados que observa para poder calcular, de forma bastante precisa, a probabilidade de um e-mail ser legítimo ou spam. Esse método de cima para baixo se encaixa melhor no que sabemos sobre a aprendizagem das crianças, que sua contraparte de baixo para cima. É por isso que nos últimos 15 anos meus colegas e eu usamos modelos bayesianos em nosso trabalho sobre desenvolvimento infantil. Nosso laboratório e outros usaram essas técnicas para entender como as crianças aprendem relações de causa e efeito, prever como e quando os jovens desenvolverão novas crenças sobre o mundo e quando eles mudarão as crenças já formadas. Métodos bayesianos também são uma excelente forma de ensinar máquinas a aprender como pessoas. Em 2015, Joshua B. Tenenbaum, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, com quem eu às vezes colaboro, Branden M. Lake, da Universidade de Nova York, e seus colegas publicaram um estudo na Science. Eles projetaram um sistema de IA capaz de reconhecer letras manuscritas não familiares, uma atividade que é simples para as pessoas, mas extremamente complexa para os computadores. Pense na sua capacidade de reconhecimento. Mesmo que nunca tivesse visto uma letra ou ideograma num pergaminho japonês, você saberia dizer se ela é igual ou diferente de outra em outro pergaminho. Provavelmente, você consegue desenhá-la ou até desenhar um ideograma falso, e também percebe que a letra é bem diferente de uma letra do alfabeto coreano ou russo. Foi isso que a equipe de Tenenbaum conseguiu que seu software fizesse. Com um método de baixo para cima, o programa poderia ser alimentado com milhares de exemplos e usaria os padrões encontrados para identificar novas letras. Em vez disso, o programa bayesiano mostrou à máquina um modelo geral de como desenhar uma letra. Por exemplo, um traço pode ir para a direita ou para a esquerda. E depois que o software termina uma letra, ele vai para a seguinte. Ao ver uma dada letra, o programa podia inferir a sequência de

traços necessários para desenhá-la e produzir um conjunto similar de traços por si mesmo. Ele faz isso da mesma forma como eu inferi a série de passos que me conduziram ao e-mail de spam duvidoso. Em vez de avaliar a chance de o e-mail ter sido gerado por marketing fraudulento, o modelo de Tenenbaum prevê a chance de uma sequência específica de traços produzir a letra desejada. Esse programa de cima para baixo funcionava muito melhor que a aprendizagem profunda aplicada exatamente aos mesmos dados, e ele reproduzia fielmente o desempenho dos seres humanos. UM CASAMENTO PERFEITO

Essas duas abordagens dominantes da aprendizagem de máquina — de baixo para cima e de cima para baixo — têm pontos fortes e fracos complementares. No método de baixo para cima, para começar, o computador não precisa entender nada sobre gatos, mas ele precisa de uma grande quantidade de informação. O sistema bayesiano pode aprender com poucos exemplos e generalizar de forma mais ampla. Essa abordagem de cima para baixo, porém, requer muito trabalho prévio para articular o conjunto certo de hipóteses. E projetistas dos dois tipos de sistemas podem cair em armadilhas similares. Ambas as abordagens funcionam apenas em problemas relativamente limitados e bem definidos, como reconhecer letras escritas ou gatos ou jogar Atari. Crianças não estão submetidas às mesmas restrições. Psicólogos desenvolvimentistas descobriram que crianças pequenas combinam, de alguma forma, as melhores partes de cada abordagem e vão muito além. Augie aprende a partir de apenas um ou dois exemplos, como um sistema de cima para baixo. Mas ele também extrai novos conceitos dos próprios dados, como um sistema de baixo para cima. Augie, na verdade, faz muito mais. Ele reconhece imediatamente gatos e distingue letras, mas também processa novas e criativas inferências surpreendentes que vão muito além de sua experiência ou conhecimento. Outro dia, explicou que se um adulto quisesse ser criança de novo ele deveria tentar não comer nenhuma verdura saudável, porque elas fazem as crianças crescerem e se tornarem adultas. Não temos praticamente nenhuma ideia de como esse tipo de raciocínio criativo é elaborado. Poderíamos lembrar ainda dos misteriosos poderes da mente humana quando ouvimos afirmações de que IA é uma ameaça. A IA e a aprendizagem de máquina parecem assustadoras. E de algumas formas são. Os militares pesquisam formas de usar esses sistemas para controlar armas. A estupidez natural pode causar muito mais estragos que a IA, e nós, humanos, precisaremos ser muito mais inteligentes que fomos, no passado, para aproveitar bem as novas tecnologias. A lei de Moore é um elemento influente: mesmo que os avanços computacionais resultem do aumento quantitativo de dados e do poder dos computadores, e não de revoluções conceituais de nossa compreensão da mente, eles ainda poderão ter consequências práticas importantes. Com isso em mente, não deveríamos pensar que um novo Golem tecnológico esteja prestes a ser solto no mundo. PA R A C O N H E C E R M A I S

The gardener and the carpenter: What the new science of child development tells us about the relationship between parents and children. Alison Gopnik. Farrar, Straus e Giroux, 2016. Human-Level Concept Learning through Probabilistic Program Induction. Brenden Lake et al. em Science, vol. 350, págs. 1332–1338; 11 de dezembro de 2015.

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A REDE INTRINCADA DA MEMORIA NEUROCIÊNCIA

Uma revolução técnica fornece dicas sobre como o cérebro conecta memórias, um processo fundamental para compreender e organizar o mundo ao nosso redor Alcino J. Silva


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Alcino J. Silva é Professor Honorário e diretor do Centro Integrativo de Aprendizagem e Memória da Universidade da Califórnia em Los Angeles. Seu laboratório (www.silvalab.org) estuda mecanismos de memória, assim como as causas e os tratamentos relativos a distúrbios da memória.

As memórias

A fim de evitar outros tipos de predadores em nossas vidas diárias, precisamos igualmente ser capazes de vincular memórias ao longo do tempo: julgar se vale a pena ir atrás de um investimento aparentemente atraente depende da fonte que fez a recomendação — a probidade, para exemplo, de quem a sugeriu. Uma falha em conectar os dois pode ter consequências desastrosas. O campo da neurociência está começando a lidar com a forma como o cérebro liga as memórias na vasta extensão do espaço e do tempo. Até agora, a grande maioria dos estudos se concentrou no modo como adquirimos, armazenamos, recordamos e alteramos memórias individuais. No entanto, a maioria das memórias não são entidades únicas, isoladas. Ao invés disso, uma lembrança puxa a próxima, estabelecendo sequências intrincadas de memórias que nos ajudam a prever e a compreender melhor o mundo à nossa volta.

Os mecanismos fundamentais que o cérebro usa para criar essas memórias conectadas começam a se revelar após duas décadas de pesquisa em nossos laboratórios e em outros. Compreender os processos físicos envolvidos no entrelaçamento de memórias individuais fará mais do que só fornecer insights sobre funcionamento cerebral. Pode um dia ajudar a prevenir distúrbios que prejudicam nossa capacidade de unir memórias. UM ACIDENTE FELIZ

Quando começamos nossos estudos acerca da conexão da memória, no final dos anos 1990, faltavam-nos as ferramentas e o conhecimento básico necessários para enfrentar este assunto. Um primeiro passo-chave para determinar como as memórias são entrelaçadas foi a nossa descoberta de um conceito chamado de alocação de memória, a percepção de que o cérebro usa regras específicas para atribuir pedaços de informações aprendidas para grupos discretos de neurônios em regiões envolvidas na formação da memória. O acaso teve um papel fundamental nessa descoberta. Começou com uma conversa que tive com Mike Davis, amigo e colega agora na Universidade Emory, numa visita à Universidade Yale em 1998. Davis compartilhou as descobertas de estudos nos quais ele manipulou um gene conhecido como CREB para melhorar a memória emocional em ratos — a associação, por exemplo, entre uma música e um choque elétrico. Antes, meu laboratório e outros haviam mostrado que o CREB era necessário para a estabilização

EM SÍNTESE

A pesquisa acerca da memória sofreu uma revolução: novas tecnologias fazem imagens da atividade de neurônios individuais e até ativam e desligam as células em momentos precisos, permitindo que cientistas do cérebro realizem experiências que até há pouco anos acreditava-se que fossem possíveis apenas na ficção científica.


Novas tecnologias mostraram que as memórias não são designadas aleatoriamente para neurônios em regiões cerebrais envolvidas no processamento e no armazenamento de informações. Em vez disso, mecanismos específicos determinam quais células vão armazenar uma determinada memória.

A capacidade do cérebro de controlar quais neurônios codificam quais memórias é fundamental para o fortalecimento das memórias e de sua conexão, recursos que são interrompidos em muitos transtornos neuropsiquiátricos e durante o declínio cognitivo relacionado à idade.

PÁGINAS ANTERIORES: ANDREAS KUEHN Getty Images (cabeça); GETTY IMAGES (padrão da teia)

dependem de nossa capacidade de recordar detalhes sobre o mundo – o rosto de uma criança, um ganso, um lago. Para transformá-los em experiências reais, no entanto, o cérebro deve, de alguma forma, fundir esses elementos individuais em um todo integrado — a expressão no rosto da criança quando ela vê um bando de gansos de repente seguir voo a partir de um bloco de juncos no lago. Um senso de memória coeso também depende de outros fatores. Nossa sobrevivência ao longo dos milênios tem dependido da lembrança não só da informação correta — digamos, um leão ou uma cobra —, mas também de seu contexto. Encontramos o animal durante um confronto inesperado em um trecho isolado de savana africana ou como parte de uma visita sem pressa ao zoológico de San Diego?

CORTESIA DE DENISE J. CAI Centro Integrativo de Aprendizagem e Memória, Universidade da Califórnia, Los Angeles

das memórias. O gene CREB faz isso ao codificar uma proteína Como exemplo, Yu Zhou, então no meu laboratório, modifique regula a expressão de outros genes necessários para a memó- cou geneticamente um pequeno conjunto de neurônios de amígria. Durante o aprendizado, algumas sinapses são construídas dala de camundongos para que tivessem níveis maiores de CREB para que eles possam ser fortalecidos. A proteína CREB ativada e expressassem outra proteína projetada pelo laboratório de Ed atua como uma espécie de arquiteto molecular do processo. Sem Callaway, do Instituto Salk para Estudos Biológicos. Estas manipusua ajuda, a maioria das experiências seria logo esquecida. lações nos permitiram silenciar os neurônios quando quiséssemos. O que me surpreendeu foi que o grupo de Davis era capaz de Quando desligamos os neurônios com alto nível de CREB, deixanmelhorar a memória mesmo que os níveis de CREB aumentassem do aqueles com níveis mais baixos ainda ativas, a memória emoem apenas um pequeno subconjunto da população total de neurô- cional foi suprimida, um resultado convincente que fornece provas nios da amígdala, uma região do cérebro crítica para a memória de que neurônios com níveis mais elevados de CREB estão envolemocional. A questão que ficou meses vidos no armazenamento de memória. comigo após a visita a Yale, foi: como Sabíamos que níveis mais altos a memória termina em apenas umas de CREB poderiam determinar quais poucas células, quando poderia aprocélulas armazenavam uma determinaveitar os níveis mais elevados de CREB? da memória, mas não sabíamos como Era possível que a CREB ativada não só isso acontecia. Robert Malenka, da Uniorquestrasse a estabilização da memóversidade Stanford, e seus colegas desria, mas também ajudasse para garantir cobriram que o abuso de drogas ativaque as células com CREB ativada tivesva o CREB em certos neurônios, o que sem mais probabilidade de estar envolfazia com que esses neurônios ficassem vidas na formação da memória? mais excitáveis (mais facilmente ativaEm nossas próprias investigações dos). Esse aumento em excitabilidade sobre a CREB, focamos sua função em poderia ser a razão pela qual os neurôregiões cerebrais específicas, que sabíanios com níveis mais elevados de CREB mos relacionarem-se com a memória: eram escolhidos para o armazenamena amígdala, essencial para a lembranto de memória? Para abordar a questão, ça de memórias com conteúdo emocioZhou modificou neurônios da amígMICROSCÓPIO montado na cabeça de um nal, e o hipocampo, que, entre outras dala para que produzisse mais CREB. camundongo vivo permite que os pesquisacoisas, armazena um mapa internalizaUsando minúsculos microeletrodos, dores inspecionem a atividade de células ceredo dos arredores da pessoa. ela mediu a facilidade com que esses brais onde as memórias são armazenadas. A ciência trata tanto de como enconneurônios eram ativados, uma medida trar questões quanto de como responde excitabilidade. Os resultados confirdê-las. O que a conversa com Davis me ajudou a perceber é que os maram que os neurônios modificados eram mais facilmente liganeurocientistas sabiam muito pouco sobre as regras, caso houves- dos em comparação àqueles inalterados. A excitabilidade elevada se alguma, de como certa memória é alocada nos neurônios em (uma prontidão maior para receber e transmitir impulsos elétricos cada uma das regiões que processam e armazenam recordações. que carregam informação entre neurônios) sugeriu que as células Nosso primeiro grande achado ocorreu após recrutarmos poderiam estar mais bem preparadas para iniciar o conjunto de Sheena Josselyn, que estudara a CREB no laboratório de Davis. processos necessários para estabelecer uma memória. Em experimentos com animais feitos em meu laboratório, e Para testar a ideia, Zhou também analisou as conexões sináptidepois com colegas em seu próprio laboratório na Universidade de cas envolvendo os neurônios com mais CREB. Um corpo consideToronto, Josselyn usou um vírus para introduzir cópias extras da rável de evidências demonstrou que aumentos na força das coneCREB em neurônios específicos na amígdala do camundongo. Ela xões sinápticas são críticos para a formação da memória. Depois de demonstrou que esses neurônios eram quase quatro vezes mais treinar os camundongos em uma tarefa que posteriormente evocapropensos a armazenar uma memória amedrontadora do que seus va memórias emocionais, ela testou a força das conexões sináptivizinhos. Em 2007, após quase uma década, meu laboratório, junto cas dos neurônios da amígdala com níveis mais elevados de CREB, com o de Josselyn, por fim publicou evidências de que memórias a fim de ver se eles tinham conexões mais fortes em comparação emocionais não são aleatoriamente designadas a neurônios den- com células que não foram alteradas para produzir mais CREB. tro da amígdala. Ao invés disso, as células aproveitadas para arma- Para isso, estimulou as sinapses dessas células com uma pequena zenar essas memórias são aquelas que possuem mais da proteína corrente elétrica e registrou suas reações com pequenos eletrodos CREB. Tão importante quanto isso, outros experimentos mostra- embutidos nas células. Como esperado, os neurônios da amígdala ram que a CREB tem uma função semelhante em outras regiões do com mais CREB fizeram sinapses mais fortes do que outras célucérebro, incluindo o hipocampo e o córtex, a camada mais externa. las, um resultado consistente com a ideia de que eles eram mais propensos a ter armazenado a memória emocional. MUDANDO ENTRE MEMÓRIAS LIGADAS E DESLIGADAS Em um trabalho ainda mais recente, o laboratório de Josselyn Para confirmar o papel da CREB na alocação de memória, demonstrou que uma memória de uma experiência amedrontabuscamos métodos novos que haviam transformado o estudo da dora poderia ser armazenada em um conjunto predeterminado memória nos últimos anos. Essas técnicas de laboratório possibili- de neurônios da amígdala, ao alterá-los, por engenharia genétitaram tanto ativar quanto desligar os neurônios — de fato, provoca, com um tipo específico de canal de íons, que aumenta a excicando ou silenciando uma memória. tabilidade desses neurônios. Os canais de íons formam poros na

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superfície das células, e os específicos escolhidos por Josselyn permitiram que essas células fossem mais facilmente ativadas. De maneira similar, o laboratório de Albert Lee, no Campus de Pesquisa Janelia, relatou que aumentar artificialmente a excitabilidade dos neurônios do hipocampo, enquanto os animais corriam ao redor de uma trilha, os tornava mais propensos a reagir a um determinado local na pista, resultado consistente com nossas descobertas de que a excitabilidade tem um papel fundamental na determinação de quais células estão envolvidas no armazenamento de uma memória específica. Por fim, nosso grupo e o de Josselyn, aproveitaram uma tecnologia inovadora chamada optogenética, que usa luz para ativar e inibir neurônios. Usamos a técnica para ativar neurônios específicos que apresentavam níveis mais elevados de CREB. Thomas Rogerson e Balaji Jayaprakash, ambos então em meu laboratório, começaram por projetar neurônios da amígdala a fim de produzirem mais CREB e channelrhodopsin 2 (ChR2), um canal iônico ativado por azul luz. Em seguida, mostramos que poderíamos desencadear artificialmente a lembrança de uma memória relativa a medo em camundongos quando usamos a luz para ativar neurônios da amígdala com mais CREB, mas não aqueles com níveis menores da proteína, confirmando que a memória havia sido armazenada nesses neurônios. CONECTANDO

A previsão fundamental de nossa hipótese era que memórias distintas, criadas em intervalos próximos, são armazenadas na mesma área do cérebro, em populações sobrepostas de neurônios.

Em 2009 fui convidado a escrever um artigo sobre nossa pesquisa e aproveitei para apresentar nossas idéias de como as memórias são conectadas ao longo do tempo. A capacidade da CREB de regular quais células formam uma certa memória — em outras palavras, alocação de memória — me levou à hipótese de que o processo poderia ser fundamental para a capacidade de conectar memórias separadas, o que em meu laboratório é chamado hipótese de “alocar-para-conectar”. Como a alocação de memória ocorre num subconjunto de neurônios que têm mais CREB, que são mais facilmente ativados, o processo prioriza esses neurônios para armazenar prontamente outra memória. Quando duas memórias compartilham muitos dos mesmos neurônios, elas estão formalmente ligadas. Assim, a ativação desses neurônios na recordação de uma das duas memórias leva à recordação da outra. O ponto fundamental dessa ideia foi a hipótese de que duas memórias mais próximas no tempo, ambas formadas na duração de um dia, têm mais chance de serem vinculadas do que as separadas por períodos mais longos. Com intervalos muito maiores do que um dia, a segunda memória não mais se beneficia da excitabilidade desencadeada pela primeira e, portanto, é armazenada em uma população diferente de neurônios. A limitação temporal faz sentido, porque eventos ocorridos no período de um dia têm muito mais chances de ser mutuamente relevantes do que eventos separados por uma semana. Escrever o artigo e descrever essas ideias me atraiu ainda mais para o desafio de testá-las. A hipótese de alocar-para-conectar era objetiva, mas não estava claro como confirmar sua legitimidade. Os testes tiveram de esperar pelo tempo certo para serem feitos. A situação mudou quando Denise Cai e Justin Shobe juntaram-se ao projeto. Cai sugeriu uma ideia inteligente. Junto com Shobe, ela expôs camundongos a duas câmaras no mesmo dia, com um


intervalo de cinco horas, na esperança de que as memórias relativas às duas câmaras estariam conectadas. Mais tarde, ela lhes deu um choque leve na pata na segunda câmara. Como esperado, quando depois ela colocou os camundongos na câmara onde receberam o choque, eles ficaram paralisados, presumivelmente por lembrarem que receberam um choque lá. Camundongos ficam paralisados como uma reação natural ao medo, porque a maioria dos predadores observa melhor as presas quando elas se movem. O resultado principal surgiu quando Cai e Shobe colocaram os camundongos na câmara neutra. Nosso raciocínio era de que, se as memórias de ambas as câmaras estavam ligadas, os animais no espaço neutro seriam lembrados de terem recebido choques na outra câmara e, assim, ficariam paralisados em antecipação — e foi isso que descobrimos. Nós também deduzíramos que seria menos provável que as duas memórias fossem vinculadas caso estivessem separadas por um intervalo de sete dias. E, de fato, a reexposição dos animais à câmara neutra depois de um período

de tempo mais longo não os fez recordar da câmara de choque, e eles não se paralisaram. Em geral, com intervalos de tempo muito maiores do que um dia, as memórias permanecem desvinculadas. Esses achados comportamentais foram empolgantes, mas eles não testaram uma previsão fundamental da hipótese de que memórias distintas, formadas em intervalos de pouco tempo, são armazenadas na mesma área do cérebro, em populações sobrepostas de neurônios. Essa sobreposição física liga as duas memórias, de modo que a lembrança de uma traz a outra para a mente. VISUALIZANDO MEMÓRIAS

Para testar realmente a hipótese de alocar-para-conectar, seria necessário nada menos do que conseguir ver as memórias no cérebro enquanto elas estavam sendo criadas. Técnicas para visualizar neurônios em camundongos vivos já estão em uso, mas todas exigem que a cabeça dos camundongos seja fixada em microscópios grandes, uma configuração não propícia para os testes comportamentais necessários para examinar a hipótese. Acho surpreendente, porém, quantas vezes na minha carreira a técnica correta surgiu quando mais precisávamos delas. Participei de um seminário na Universidade da Califórnia dado por Mark Schnitzer, de Stanford, que descreveu um microscópio minúsculo que seu laboratório acabara de inventar, que conseguia visualizar a atividade de neurônios em camundongos que

se moviam livremente. Esse microscópio com dois ou três gramas pode ser montado como um chapéu na cabeça de um animal. O instrumento era exatamente o que nosso grupo precisava para rastrear os neurônios ativados por uma determinada memória. Ele nos permitia determinar se esses mesmos neurônios se tornavam ativos algumas horas depois na presença de outra memória, uma previsão fundamental da hipótese alocar-para-conectar. Estávamos tão entusiasmados com a promessa dessa maravilhosa invenção que decidimos criar a nossa própria versão desse microscópio. Nos unimos aos laboratórios de Peyman Golshani e Baljit Khakh, ambos na UCLA, e juntos contratamos um estudante de pós-doutorado, Daniel Aharoni, que passou a projetar o que viemos a chamar de miniscópio UCLA. Como os microscópios Schnitzer, nossos miniscópios são equipados com uma lente que poderia ser incorporada perto das células do cérebro que queríamos analisar. O dispositivo é encaixado sobre uma placa de base presa ao crânio do animal, estabilizando-o durante tarefas de treinamento e testes de memória. Assim como tomamos emprestadas técnicas de outros pesquisadores, também ficamos felizes em compartilhar. Somos partidários ávidos do movimento de código aberto na ciência e tornamos disponíveis nossos projetos e software para o miniscópio UCLA para centenas de grupos em todo o mundo. Para visualizar a atividade dos neurônios com o miniscópio, Cai e seu colega Tristan Shuman tiraram partido de uma técnica de imagem que modifica geneticamente um animal, para que os neurônios fiquem fluorescentes quando os níveis de cálcio nas células se elevam — ela é conhecida como um indicador de cálcio codificado geneticamente. Decidimos focar a região CA1 do hipocampo, por seu papel no aprendizado e na recordação de lugares tais como as câmaras usadas em nossos experimentos comportamentais. Colocamos camundongos com os chapéus de miniscópio nas duas câmaras. Queríamos saber se o intervalo entre as exposições às diferentes câmaras alteraria os neurônios ativados. Os resultados foram melhores do que esperávamos! Essencialmente, nossas experiências comportamentais e nosso miniscópio mostraram que, quando os camundongos ligavam as memórias das duas câmaras, muitos dos neurônios CA1 que se tornaram ativos quando os animais visitaram a primeira câmara também foram ligados quando exploraram a segunda câmara. Se o intervalo entre as visitas fosse de cerca de cinco horas, os camundongos formavam duas memórias em um aglomerado semelhante de neurônios. Quando o lapso de tempo aumentava para sete dias, esse padrão de ativação sobreposto não aparecia. Ficamos encantados com a descoberta porque confirmava uma premissa básica da hipótese de alocar-para-conectar: memórias se acoplam quando armazenadas em populações sobrepostas de neurônios. Se mais tarde reativarmos um conjunto de neurônios formados por uma memória, ela estimula a outra e facilita sua lembrança. MARCANDO MEMÓRIAS

Para validar mais os resultados do miniscópio, Cai usou outro método criado por Mark Mayford, agora na Universidade da Califórnia. A experiência envolveu a técnica de Mayford, chamada sistema TetTag (de etiqueta tetraciclina, ou tetracycline tag, em inglês). Quando uma memória é formada na visita a uma câmara, as marcas TetTag ativam neurônios em camundongos transgênicos com um marcador fluorescente, que fica intacto por semanas. Com estudos pós-morte dos animais é possível então comparar os neurônios recentemente ativados, marcados por genes que são

Ilustrações de Tami Tolpa

Construtores de memórias As principais regiões cerebrais desempenham um papel na formação de memórias. A amígdala é essencial para memórias com conteúdo emocional, e o hipocampo está envolvido na criação de memórias relacionadas a experiências. Meu laboratório realizou um experimento com camundongos, que mostrou que células nas quais minha equipe aumentou os níveis de uma proteína chamada CREB —A.J.S. ficaram mais propensas a codificar uma memória.

Cérebro humano

Amígdala Hipocampo

1 Em um experimento com ● camundongos, um vírus foi

Gene CREB

responsável para colocar, dentro da célula, cópias extras do gene que codifica a proteína CREB.

Vírus

DNA

Proteína codificada pela CREB regula outros genes

2 CREB ● adicionada estimulou a criação de canais de íons que são transportados para a superfície da Neurônio célula, tornando-a mais excitável. Canal de íon Neurônios Sinapse circunvizinhos

3 CREB ● aumentado permite que um neurônio seja ativado com maior prontidão, facilitando a formação de uma nova memória.

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Recordando coisas passadas (conectadas) O “momento proustiano”— quando uma recordação leva à próxima – conta agora com uma base solida nas ciências relativas ao cérebro. Experiências mostraram que um camundongo exposto a duas câmaras – digamos B e C – conecta as duas em sua memória, caso seja exposto aos dois gabinetes em um intervalo de cinco horas. Mas um camundongo não se lembra das gaiolas A e C juntas se o período de tempo for separado por sete dias. A evocação vinculada das gaiolas B e C ocorre porque muitos dos mesmos neurônios utilizados para armazenar as memórias das duas gaiolas são ativados ao mesmo tempo, ao contrário daqueles usados para as gaiolas A e C. Gaiola A

Gaiola B 7 dias

Gaiola C 5 horas

Os neurônios se acendem quando os camundongos exploram o interior de cada uma das três gaiolas.

Neurônios que foram ativados em ambas as gaiolas B e C Neurônios que foram ativados em ambas as gaiolas A e C

expressos imediatamente após a formação da memória, com aqueles marcados pela etiqueta duradoura. Esse passo identifica não apenas os neurônios ativados por um evento — caso no qual um neurônio possui uma única etiqueta fluorescente —, mas também aqueles ativados por duas ocorrências: o brilho das duas etiquetas. Repetindo a mesma configuração experimental, Cai e equipe mostraram que por um intervalo mais curto, de cinco horas, a sobreposição entre os neurônios que codificam cada uma das duas memórias com etiquetas duplas foi maior do que se esperaria por acaso. No intervalo de sete dias, a sobreposição entre duas experiências não ficou acima do nível de acaso de modo significativo. Outros experimentos da equipe de Josselyn em Toronto forneceram ainda mais evidências da validade de nossa hipótese de associação de memória. O grupo dela não só fez uma versão distinta da experiência de marcação neuronal, como também achou evidências comportamentais independentes de ligação entre


memórias. Os pesquisadores de Toronto argumentaram que, se as populações de neurônios que codificam duas memórias se sobrepunham, aumentos nos níveis de CREB gerados pela primeira memória também fortaleceriam uma segunda memória. Mas, ao invés de expor os camundongos a diferentes lugares, como em nosso trabalho, Josselyn treinou-os para reconhecer duas melodias. O treinamento para a primeira melodia reforçava a memória de uma segunda melodia se as duas sessões de treinamento ocorriam de 1,5 a 6 horas depois, mas não após 18 a 24 horas. Recentemente, Kaoru Inokuchi e seus colegas da Universidade de Toyama deram um passo adiante. Usaram optogenética para inativar o grupo de células compartilhadas por duas lembranças emocionais diferentes, deixando enquanto isso outras células inalteradas, incluindo aquelas que eram únicas para cada uma das duas recordações. A pesquisa mostrou que inativar as células compartilhadas interrompeu a ligação entre as duas

DE “A SHARED NEURAL ENSEMBLE LINKS DISTINCT CONTEXTUAL MEMORIES ENCODED CLOSE IN TIME,” BY DENISE J. CAI ET AL., EM NATURE, VOL. 534; 2 DE JUNHO DE 2016 ( imagens de neurônios)

Um número menor dos mesmos neurônios se acende em ambas as gaiolas depois de um intervalo de sete dias (gaiolas A e C) do que quando se trata de uma lacuna de cinco horas (gaiolas B e C).

memórias sem afetar a recordação de cada memória individual. Este experimento forneceu provas diretas de que os neurônios compartilhados por duas memórias são a chave para a conexão entre memórias. Também ampliou o número de laboratórios que forneceram evidências independentes para a hipótese de alocar-para-conectar. MELHORANDO A MEMÓRIA NO ENVELHECIMENTO

Em seguida, decidimos estudar a conexão de memória em camundongos mais velhos. Comparados com os jovens, camundongos mais velhos têm níveis mais baixos de CREB no cérebro, inclusive nos neurônios na área CA1 do hipocampo e, por isso, menor excitabilidade. Sabendo disso, previmos que os idosos deveriam ter dificuldades para conectar recordações. Então, Cai e colegas começaram a repetir experimentos que já havíamos

CA1 enquanto os animais exploravam ambas as câmaras, forjando um vínculo entre as lembranças dos dois gabinetes. No início, a ideia da experiência soou absurda. Poderia ter fracassado por várias razões. De um lado, memórias de lugares envolvem milhões de neurônios espalhados por múltiplas regiões interconectadas, não só a região CA1. O envelhecimento poderia ter afetado os processos de conexão da memória em muitas, ou todas essas áreas. Assim, mesmo que tivéssemos sucesso em aumentar a excitabilidade num subconjunto de neurônios CA1, essas células poderiam até nem ser as corretas. E talvez não tivéssemos acionado os níveis certos de excitabilidade. Mas o experimento funcionou. A chave para esse tipo de teste é equilibrar o investimento em tempo e dinheiro com as recompensas potenciais. Mas, nesse caso, posso dizer que a sorte estava conosco. Ao restaurar o aumento em excitabilidade de um subconjunto específico de neurônios CA1 de camundongos de meia-idade, conseguimos alocar as duas memórias para muitos dos mesmos neurônios CA1 e, assim, restaurar a conexão da memória em camundongos de meia-idade. Estudos de outros grupos, em roedores e pessoas, também elucidaram como uma memória pode se entrelaçar a outra. Howard Eichenbaum, da Universidade de Boston, mostrou que os ratos podem encontrar conexões entre memórias que compartilhem conteúdo. Alison Preston, da Universidade do Texas, e colegas mostraram que, quando as memórias compartilham conteúdo, pessoas podem conectá-las mais facilmente. Lembrar uma provavelmente trará a outra de volta. O arsenal crescente de ferramentas para medir a atividade neural começa a desvendar os mecanismos que nossos cérebros usam para organizar informações. Nossa equipe está tentando agora ampliar este trabalho. Junto com Panayiota Poirazi, da Fundação para Pesquisa e Tecnologia — Hellas, na Grécia, estamos construindo modelos de computador a fim de simular como e quando as memórias se conectam. Também tentamos descobrir os mecanismos que controlam os intervalos de tempo necessários para a conexão entre as memórias em diferentes estruturas do cérebro. Até agora, vários experimentos de larga escala realizados por divresos laboratórios apoiam fortemente a hipótese de alocar-para-conectar. Esperamos que a compreensão acerca de como as memórias se tornam enredadas possa nos ajudar a desenvolver tratamentos para problemas de memória, que são comuns em uma ampla faixa de condições psiquiátricas, desde o declínio cognitivo relacionado à idade até a esquizofrenia, depressão e transtorno bipolar. Além das implicações clínicas, os estudos que descrevemos refletem uma nova era emocionante relativa à pesquisa da memória, na qual as experiências que fazemos não ficam mais limitadas às técnicas que temos à nossa disposição, mas somente ao alcance da nossa imaginação.

Entender como as memórias se entrelaçam pode ajudar a desenvolver tratamentos para problemas comuns em muitos distúrbios psiquiátricos. completado mas em animais mais velhos. Os resultados surpreenderam. Cientistas experientes sabem que hipóteses são apenas ferramentas. Não se espera que sejam necessariamente corretas. Falhas inevitáveis pelo caminho ajudam a remodelar ideias. Mas desta vez nossos palpites se mostraram acertados. Ainda me lembro quando Cai irrompeu em meu escritório. Ela contou que os camundongos de meia-idade, embora lembrassem de cada câmara individual, tinham problemas em conectar as memórias, mesmo quando haviam sido expostos a elas num intervalo de cinco horas, período que não representava dificuldade para camundongos mais jovens. As imagens feitas por miniscópio dos animais mais velhos, comparadas às de camundongos jovens adultos, revelavam falta de sobreposição entre memórias armazenadas. Ficamos animados, mas também céticos, e repetimos os experimentos. Os resultados foram ainda mais convincentes. Os neurônios em camundongos de meia-idade com níveis menores de CREB não vinculavam memórias com a facilidade dos animais jovens. Os resultados nos encorajaram a ampliar a investigação. Será que poderíamos aumentar artificialmente a excitabilidade de um subconjunto de neurônios CA1 apenas quando os camundongos mais velhos estavam explorando as duas câmaras, garantindo que alguns dos neurônios CA1 ativados numa câmara também fossem ligados quando os animais se moviam para a segunda? Para fazer isso, aproveitamos uma técnica inovadora que modifica, por engenharia genética, receptores na superfície de uma célula, o que permite controlar a função da célula. A técnica carrega o acrônimo tecnológico memorável DREADD, sigla de designer receptors exclusively activated by designer drugs. A ativação dos receptores DREADD nos permitiu ligar o mesmo subconjunto de neurônios


Competition between engrams influences fear memory formation and recall. Asim J. Rashid et al. em Science, vol. 353, págs. 383–387; 22 de julho de 2016. A shared neural ensemble links distinct contextual memories encoded close in Time. Denise J. Cai et al. em Nature, vol. 534, págs. 115–118; 2 de junho de 2016.

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BURA negros do


COS início dos tempos COSMOLOGIA

Uma população invisível de buracos negros que nasceu menos de um segundo depois do Big Bang pode resolver o mistério da matéria escura Juan García-Bellido e Sébastien Clesse Ilustração de Kenn Brown, Mondolithic Studios

EM SÍNTESE

A natureza da matéria escura — a matéria invisível que mantém as galáxias unidas por meio de sua gravidade — é um grande enigma cósmico. Buracos negros “primordiais” que podem ter se formado logo depois do Big Bang são um candidato alternativo para a matéria escura. No entanto, até agora,

eles também não foram observados. Poderão surgir mais evidências de buracos negros primordiais em novos dados de detectores de ondas gravitacionais e outros instrumentos. Se confirmados, esses objetos poderão resolver os mistérios da matéria escura e vários outros enigmas cósmicos.

Há mais de um bilhão de anos, dois buracos negros

no Universo distante espiralaram em torno um do outro numa dança mortal até se fundirem. Essa colisão em espiral foi tão violenta que abalou o tecido do espaço-tempo, enviando perturbações — ondas gravitacionais — que repercutiram por todo o Cosmos à velocidade da luz. Em setembro de 2015, depois de viajar por mais de um bilhão de anos-luz, essas ondulações atingiram nosso planeta e foram registradas como um “trinado” pelos sensores do Observatório Avançado de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (Ligo, na sigla em inglês). Foi a primeira detecção direta de ondas gravitacionais e a observação confirmou sua existência cem anos depois da previsão de Albert Einstein. No entanto, o trinado revelou que cada um dos buracos negros progenitores da fusão era 30 vezes mais pesado que o Sol. Isto é, suas massas eram duas a três vezes maiores que os buracos negros comuns produzidos a partir de explosões de supernovas de estrelas massivas. Esses buracos negros eram tão “pesados” que foi praticamente impossível explicar sua formação a partir de estrelas. Além disso, mesmo que dois desses buracos negros tenham se formado independentemente a partir da morte de estrelas muito massivas, eles ainda teriam

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de se encontrar e se fundir — um evento com muito poucas chances de ocorrer na atual idade do Universo. Assim, é razoável suspeitar que esses buracos negros massivos tenham se formado via um caminho mais exótico, que pode não envolver absolutamente estrelas. Além da detecção de ondas gravitacionais, o Ligo pode ter revelado um fenômeno ainda mais surpreendente: buracos negros que antecedem a própria formação das estrelas. Apesar de buracos negros primordiais (BNPs) como esses nunca terem sido observados antes, alguns modelos teóricos sugerem que poderiam ter se formado num número astronômico a partir do plasma denso que preenchia o Cosmos menos de um segundo depois do Big Bang. Essa população invisível poderia então resolver vários dos mais notáveis mistérios da cosmologia moderna. Em particular, os BNPs poderiam constituir parte, se não toda a matéria escura do Universo — os 85% de matéria invisível no Universo que agem como uma cola gravitacional que mantém juntas as galáxias e os aglomerados galácticos. Estudos futuros com o Ligo e outras missões em breve testarão essas ideias, proporcionando uma potencial nova revolução na nossa compreensão do Cosmos. A QUEDA DOS MACHOS, A ASCENSÃO DAS WIMPS

Inicialmente, os buracos negros pareciam ser os candidatos ideais para a matéria escura porque não emitem luz. Na verdade, junto com outros objetos escuros como planetas e anãs marrons eles constituem uma solução proposta há muitos anos para o problema da matéria escura: MACHO (acrônimo, em inglês, para objetos halo massivos compactos). Encontrados tanto em halos esféricos que circundam as galáxias quanto próximos aos centros luminosos delas, os Machos criariam a força gravitacional responsável pelos movimentos anômalos de estrelas e gás que os astrônomos observam nas bordas mais distantes das galáxias. Falando simplesmente, as galáxias parecem girar rápido demais para manterem-se unidas pela massa visível de estrelas que vemos. A matéria escura fornece a força adicional necessária para evitar que as galáxias em rotação lancem suas estrelas pelo espaço afora. Se os Machos formarem a maior parte da matéria escura do Universo, também devem ser responsáveis por outros efeitos. O que quer que seja a matéria escura, ela molda as maiores estruturas do Universo, determinando a origem e o crescimento das galáxias, bem como dos aglomerados e superaglomerados de galáxias. Esses objetos se fundem a partir do colapso gravitacional de grandes massas de gás concentradas dentro de halos de matéria escura. Cosmólogos mapearam, com precisão, a distribuição espacial dessas massas gasosas por meio de amplas e detalhadas análises de galáxias e as associaram a minúsculas variações de temperatura presentes na radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB, na sigla em inglês) — o brilho residual do Big Bang. A massa difusa de matéria escura em grandes galáxias e aglomerados também curva o espaço e distorce a luz de objetos distantes ao fundo, fenômeno conhecido como lente gravitacional. A hipótese dos Machos, porém, caiu em desgraça há dez anos quando não foram vistos em observações experimentais indiretas destinadas a provar sua existência. Mais especificamente, os astrônomos os procuraram usando microlentes gravitacionais, um tipo de lente gravitacional onde um buraco negro, uma anã marrom ou até um planeta passam diante de uma estrela ao fundo e amplificam temporariamente sua luz. Pesquisas com microlentes gravitacionais realizadas por anos com milhões de estrelas na Grande e na Pequena Nuvem de Magalhães, as principais galáxias satélites


Juan García-Bellido é físico teórico e professor no Instituto de Física Teórica de Madri. Sua pesquisa gira em torno do Universo primordial, energia escura, buracos negros e gravidade quântica. García-Bellido é membro das missões Euclides e da Antena Espacial para Interferometria Laser (Lisa), do Levantamento de Energia Escura e da Agência Espacial Europeia. Sébastien Clesse é um cosmólogo belga e pesquisador de pós-doutorado da Universidade Técnica da Renânia do Norte-Vestfália, em Aachen, Alemanha. Seu trabalho abrange inflação cósmica, gravidade modificada e buracos negros primordiais. Clesse participa da missão Euclides e colabora com o Arranjo de um Quilômetro Quadrado.

da Via Láctea, não acharam evidências de que Machos formassem a totalidade de nosso halo galáctico. Esses resultados foram conclusivos para descartar os Machos de até dez massas solares como os elementos básicos da matéria escura. Enquanto seguiam as pesquisas, os teóricos propuseram uma alternativa: partículas massivas que interagem fracamente (WIMPs, na sigla em inglês). As Wimps são previstas em certas extensões do Modelo Padrão da física de partículas, mas permanecem, pelo menos, tão vagas quanto os Machos. Até agora, não foram encontradas evidências de sua existência apesar de décadas de pesquisas com aceleradores de partículas, detectores subterrâneos e telescópios espaciais. À medida que resultados negativos se acumulam, alguns pesquisadores começaram a reconsiderar a hipótese dos Machos, focando principalmente os BNPs. Mas que processo semearia tais estranhos objetos por todo o Universo observável, e como podem não ter sido observados por tanto tempo? BURACOS NEGROS DO BIG BANG

Bernard Carr e Stephan Hawking propuseram a ideia dos BNPs nos anos 1970, embora considerassem apenas buracos negros com massas inferiores à de uma montanha. Esses buracos negros minúsculos já devem ter evaporado e desaparecido ao longo dos quase 14 bilhões de anos de vida de nosso Universo, via um processo quantomecânico descoberto por Hawking e chamado radiação Hawking. Por isso, os BNPs teriam tido uma contribuição desprezível no total atual de matéria escura do Universo. A possibilidade de BNPs massivos formarem a maior parte ou até toda a matéria escura se assenta na ideia conhecida como inflação cósmica, criada por Alan Guth nos anos 1980. A inflação é uma fase hipotética da espantosa expansão logo após o Big Bang. Em 10-35 segundo, dois pontos separados por uma distância menor que o raio atômico teriam se afastado a quatro anos-luz, uma distância comparável à das estrelas mais perto de nós. Além disso, flutuações quânticas minúsculas foram amplificadas até escalas macroscópicas pela rápida expansão, semeando o Cosmos em crescimento com regiões mais densas e menos densas de matéria e energia onde se originaram depois todas as estruturas cósmicas. Por mais estranho que pareça, a teoria da inflação é fortemente sustentada pela observação dessas flutuações de densidade na CMB. Em 1996, um de nós (García-Bellido), junto com Andrei Linde, da Universidade Stanford, e David Wands, da Universidade de Portsmouth, descobriu por que a inflação formava picos agudos no espectro de flutuações de densidade no Universo primordial (veja

Buracos negros gerados pelo Big Bang

nflação uma aceleração proposta para a expansão do niverso menos de um segundo depois do Big Bang poderia formar BNPs ampli cando as flutuações u nticas at escalas imensas uando a inflação terminou, essas flutuações teriam criado perturbação de densidade ue depois formaram os BNPs Flutuações maiores e mais poderosas teriam criado os buracos negros primordiais mais massivos e numerosos modelo inflacion rio dos autores admite um pico extenso de flutuações ampli cadas e uma faixa mais larga de perturbações de densidade como os formadores de buracos negros primordiais aglomerados, sendo ue a massa de cada buraco negro variava de um cent simo a de mil ve es a massa do ol Meio milhão de anos depois do Big Bang, um aglomerado poderia se estender por centenas de anos-lu e conter milhões de PB s medida ue os PB s dentro desses aglomerados se fundiam, se dispersavam e eram alimentados por g s e poeira comuns, eles teriam controlado o crescimento de gal xias e aglomerados gal cticos

Amplitude da flutuação Grande

Os buracos negros primordiais se formam em aglomerados

um segundo depois do Big Bang, formando os chamados buracos negros primordiais (BNPs), que posteriormente teriam modelado a evolução da estrutura do Universo em expansão. Sem emitir luz, os BNPs seriam um candidato natural para a matéria escura, embora difíceis de detectar.

Pequena

Os primeiros buracos negros do Universo nasceram nos momentos iniciais do tempo cósmico, quando tudo era uma turbulenta neblina espessa de partículas fundamentais. Na década de 1970 os teóricos perceberam que regiões mais densas dessa neblina podem ter colapsado sob sua própria gravidade apenas

Ampla faixa no tamanho das flutuações resulta numa ampla faixa de massas de BNPs

Modelo de inflação padrão Modelo do autor Pequenas escalas

Grandes escalas Tamanho da flutuação

Flutuações de densidade Período da inflação (10-35 segundos)

Primeiras estrelas (cerca de 100 milhões de anos depois do Big Bang) Buracos negros primordiais

ed

as

t re

va

s

Big Bang

Tempo

Flutuações de grande densidade colapsam mais tarde e formam buracos negros mais massivos

ad

Expansão acelera (cerca de 8 bilhões de anos)

Id

Radiação cósmica de fundo em micro-ondas (cerca de 380 mil anos depois do Big Bang)

Pico alto signi ca mais BNPs

No primeiro bilhão de anos

Sementes da estrutura cósmica

Os BNPs maiores teriam sido as sementes de buracos negros supermassivos e galáxias que se formaram um bilhão de anos depois do Big Bang. Atualmente, os aglomerados de BNPs estariam escondidos na forma de matéria escura invisível no interior e em torno das galáxias. Sementes de buracos negros supermassivos

quadro acima). Isto é, nós mostramos como as flutuações quânticas amplificadas pela inflação produziriam naturalmente regiões particularmente densas que poderiam colapsar para formar uma população de buracos negros, menos de um segundo após a inflação. Esses buracos negros deveriam se comportar como matéria escura e serem predominantes no conteúdo de matéria do Univer-

Ilustração de Jen Christiansen e George Retseck (painéis de flutuação de densidade)

BNPs remanescentes orbitam galáxias massivas

Atualmente (13,7 bilhões de anos)

so atual. Esse modelo gera uma população de buracos negros todos de mesma massa, determinada pela quantidade de energia da região onde ocorre o colapso. Depois outros grupos começaram a explorar essas ideias baseados em diferentes modelos de inflação. Em 2015, dois de nós (Clesse e García-Bellido) propusemos um cenário similar ao de 1996, mas nesse caso as flutuações primor-

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A matéria escura é formada por buracos negros primordiais?

diais exibiam um pico extenso de densidade de energia e dimensões espaciais, o que originaria BNPs com grande variedade de massas. Um efeito desse cenário é o fato de que grandes flutuEssas observações farão a diferença: ações de densidade colapsam quando espacialmente muito perto umas das 1. Detecção de mais ondas gravitacionais outras, gerando aglomerados de buraDetectores de ondas gravitacionais como o Ligo (EUA) deverão detectar mais fusões de cos negros de massas variadas, de cenburacos negros. A detecção de um número inesperadamente grande de fusões de buracos tésimos a dez mil vezes a massa do Sol. negros massivos poderá ser uma pista para uma origem primordial, mas sozinha não basta Ao longo de meio milhão de anos do para provar que buracos negros primordiais (BNPs) são feitos de matéria escura. Essa eviBig Bang, os aglomerados crescendo e dência terá de ser corroborada por outras observações. Em última instância, detectar um evoluindo poderiam conter milhões de buraco negro com massa menor do que o limite de Chandrasekhar (1,45 massas solares), BNPs num volume com apenas centeabaixo do qual as estrelas não produzem buraco negro, seria um sinal indiscutível de uma nas de anos-luz de extensão. origem primordial. Felizmente, o Ligo deverá em breve atingir a sensibilidade para detectar Esses aglomerados de BNPs podeum buraco negro desse tipo, se seu companheiro for mais massivo (maior que dez massas riam ser densos o bastante para explicar solares). Por fim, em escalas cosmológicas, um grande número de buracos negros binários as misteriosas fusões de buracos negros poderia produzir um background difuso de ondas gravitacionais, que seriam detectadas por observados pelo Ligo, que não se espefuturas missões como a Antena Espacial de Interferometria Laser (Lisa) baseada no espaço, e rava ocorrerem regularmente. Quando, por sistemas que medem seus efeitos no período de pulsares baseados no solo. eventualmente, as trajetórias de dois 2. Descoberta de galáxias anãs ultrafracas BNPs no interior de um aglomerado Em 2015, usando dados da colaboração Levantamento da Energia Escura, astrônomos desse cruzam, os dois objetos ficam presos cobriram dezenas de galáxias anãs ultrafracas no halo galáctico, o que sugere que centenas gravitacionalmente um ao outro. Eles dessas galáxias anãs formadas principalmente por matéria escura poderiam orbitar a Via espiralam um em torno do outro por Láctea. Se a matéria escura é constituída por BNPs, a maior parte dela deve estar contida milhões de anos, irradiando ondas granessas galáxias anãs, e muitas poderão ser detectadas por futuras missões baseadas no vitacionais até se fundirem. Em janeiro espaço como a missão Euclides, da Agência Espacial Europeia (ESA) e o Telescópio Infraverde 2015 previmos que o Ligo detectaria melho de Campo Amplo, da Nasa. ondas gravitacionais dessas fusões massivas — de fato, o Ligo detectou ondas 3. Medidas de variações na posição das estrelas idênticas a essas no mesmo ano. Nossas A missão Gaia da ESA, em andamento, está medindo as posições e velocidades de cerca estimativas para a taxa de eventos de de um bilhão de estrelas da Via Láctea com precisão jamais obtida. Essas medidas podefusão em aglomerados de BNPs estão rão revelar a presença de inúmeros buracos negros massivos isolados via minúsculas de acordo com os limites estabelecidos variações que esses objetos produzem nos movimentos de estrelas vizinhas. pelo Ligo. Se o Ligo e outros similares 4. Mapas do hidrogênio neutro cósmico detectarem várias fusões no futuro, talAntes e durante a formação das primeiras estrelas, o Cosmo era formado principalmente vez seja possível determinar as faixas por hidrogênio neutro, que emite radiação na faixa de comprimento de onda de radio em de massa e rotação de todos os buracos 21 centímetros. Em 2020, o Arranjo de um Quilômetro Quadrado (SKA, na sigla em inglês) negros progenitores. Essa análise estacomeçará a mapear o céu com sinais em 21 centímetros. A acreção de matéria por BNPs tística da fusão de buracos negros teria cria intensa radiação na faixa de raios x, ionizando o hidrogênio neutro circundante e uma contribuição decisiva para testar imprimindo uma assinatura nesse mapa do céu em 21 centímetros. O SKA poderá detecsua origem provavelmente primordial. tar a presença de BNPs massivos, se forem os responsáveis pela matéria escura. Um aspecto importante desse cenário é que ele escapa das restrições sobre 5. Investigação de distorções da radiação cósmica de fundo em micro-ondas os Machos determinadas antes pelos Raios x emitidos por BNPs ao devorar gás e poeira do Cosmo primitivo também poderiam experimentos com microlentes gravitaproduzir distorções no espectro na radiação cósmica de fundo. A importância desses efeitos cionais, restrições que descartam buraé ainda controversa, em especial em modelos onde os BNPs reunem-se em densos aglomecos negros de até cerca de dez massas rados. Mas a ideia da missão Explorador da Inflação Primordial, da Nasa, é medir com precisolares como os principais constituinsão essas distorções que poderiam restringir muito os modelos da matéria escura de BNPs. tes da matéria escura. Se os BNPs existem e numa ampla variedade de massas, só uma pequena fração poderia ser detectada por experimentos com microlentes, e a maioria seguiria luz amplificada de estrelas na galáxia de Andrômeda, vizinha da invisível. Além disso, se os BNPs se agruparem em aglomerados, Via Láctea, ou até de quasares em galáxias muito distantes. Assim, nessa distribuição haveria uma chance menor do que uma parte seria possível explorar um volume muito maior de halos galáctiem mil de um aglomerado se localizar ao longo da linha de visa- cos, na busca por sinais de Machos, ou seja, por BNPs. Observada das estrelas em galáxias próximas do satélite monitoradas por ções recentes sugerem que, enquanto Machos com até dez massas eventos de microlente. Para evitar esse efeito, deveríamos exami- solares não poderiam formar a totalidade do halo de uma galáxia nar eventos de microlente em outros pontos do céu, procurando média, Machos entre um décimo e algumas massas solares pode-


riam facilmente responder por cerca de 20% da massa no halo de uma galáxia típica. Esse valor é coerente com o cenário de BNPs de massas maiores. De forma mais simples, não podemos descartar a possibilidade de que a matéria escura seja formada principalmente por BNPs. De fato, esse cenário poderia desvendar outros mistérios cósmicos ligados à matéria escura e à formação de galáxias. VÁRIOS PROBLEMAS, UMA SOLUÇÃO

Aglomerados de BNPs poderiam explicar o chamado problema dos satélites ausentes — a aparente falta de galáxias-satélites “anãs” que deveriam se formar em torno de galáxias massivas como a Via Láctea. Simulações recentes que modelam a distribuição cósmica de matéria escura reproduzem fielmente a estrutura de larga escala observada do Universo, na qual halos de matéria escura atraem aglomerados de galáxias formando filamentos gigantescos e lâminas que envolvem grandes vazios com baixa densidade. Em escalas menores, porém, as simulações predizem a existência de inúmeros sub-halos de matéria escura orbitando em torno de galáxias massivas. Cada sub-halo deve abrigar uma galáxia anã, e centenas devem circundar a Via Láctea. Mas os astrônomos encontraram muito menos galáxias anãs do que se previa. Há várias explicações possíveis para o problema da falta de satélites, principalmente a ideia de que as simulações falham quando se inclui o efeito de toda a matéria comum (hidrogênio e hélio nas estrelas) na formação e comportamento das galáxias anãs previstas. Nosso cenário sugere que se os BNPs aglomerados formam a maior parte da matéria escura do Cosmo, eles deveriam ser predominantes nos sub-halos ao redor da Via Láctea, absorvendo uma fração da matéria comum e reduzindo a taxa de formação de estrelas nos sub-halos. Além disso, mesmo que os sub-halos sejam formadores ativos de estrelas, essas estrelas poderiam facilmente ser ejetadas nos encontros próximos com BNPs massivos. Os dois efeitos reduziriam o brilho das galáxias satélites, tornando quase impossível detectá-las sem câmeras de campo amplo de alta sensibilidade. Felizmente essas câmeras já existem e os astrônomos já as usaram para descobrir dezenas de galáxias anãs ultrafracas em torno da Via Láctea. Esses objetos parecem abrigar até centenas de vezes mais matéria escura que estrelas luminosas, e nosso modelo prediz que outros milhares devem orbitar nossa Galáxia. As simulações também preveem uma população de galáxias com tamanho intermediário entre as anãs e as massivas. Acredita-se que tais objetos são grandes demais para falhar por serem grandes o bastante para formar estrelas imediatamente e serem vistos com facilidade. Porém, ainda não foram observados nas buscas feitas nas vizinhanças da Via Láctea. A solução desse problema “grande demais para falhar” é similar à do problema dos satélites ausentes: BNPs massivos no núcleo de galáxias de dimensões intermediárias poderiam ejetar estrelas e gás formador de estrelas desses objetos, tornando-os invisíveis na maioria das observações. BNPs também poderiam resolver a questão da origem de buracos negros supermassivos (BNSs). Tais monstros pesam de milhões a bilhões de massas solares e são vistos nos centro de quasares e galáxias massivas bem no começo do Universo. Mas se esses BNSs se formaram a partir do colapso gravitacional das primeiras estrelas, eles não teriam adquirido essas massas imensas num período relativamente curto — menos de um bilhão de anos após o Big Bang. Em nosso cenário, embora a maioria dos BNPs tenha apenas dezenas de massas solares, uma fração muito pequena seria muito mais pesada, variando de centenas a dezenas de milhares de

massas solares. Gerados a menos de um segundo depois do Big Bang, esses objetos monstruosos teriam agido então como sementes gigantes na formação das primeiras galáxias e quasares, que rapidamente desenvolveriam BNSs em seus centros. Essas sementes também poderiam ser responsáveis pela existência de buracos negros intermediários com massa de mil a um milhão de massas solares, vistos em torno de BNSs e no centro de aglomerados globulares de estrelas. Em resumo, os BNPs podem ser o elo perdido entre buracos negros de massa estelar convencional e BNSs. A condição observacional para esse cenário está se construindo rapidamente: a detecção recente de fontes de raios x inesperadamente abundantes no Universo primordial é mais facilmente explicada pelo grande número de BNPs que produziam raios x enquanto devoravam gás, menos de um bilhão de anos após o Big Bang. ENXERGANDO NO ESCURO

Mesmo que BNPs massivos possam resolver o mistério da matéria escura e outros problemas pendentes, o jogo ainda não acabou. Outros modelos e explicações ainda poderão surgir, e as observações futuras deverão facilitar nossa escolha entre as alternativas. De fato, nos próximos anos várias observações poderão testar o cenário dos BNPs (veja quadro ao lado). Elas poderão incluir a detecção de galáxias anãs ultrafracas, o efeito de BNPs massivos na posição de estrelas na Via Láctea, o mapeamento de hidrogênio neutro nos períodos iniciais de formação de estrelas e o estudo de distorções na radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Além desses experimentos, também dispomos agora de ferramentas completamente novas para desvendar os mistérios do Universo, como o Ligo e outros detectores de ondas gravitacionais. Se o Ligo de fato detectou objetos em fusão numa população invisível de BNPs massivos, pode-se esperar muitos mais detecções no futuro. Em junho de 2016, cientistas do Ligo noticiaram uma segunda detecção de ondas gravitacionais emitidas na fusão de dois buracos negros, de 14 e oito massas solares, e uma provável evidência de outra fusão de buracos negros de 23 e 13 massas solares. Enquanto concluíamos este artigo, eles alegaram ter detectado mais seis eventos de fusão. As detecções sugerem que buracos negros binários são muito mais frequentes que se esperava e que sua distribuição de massa é muito mais ampla, o que está em acordo com nosso cenário de BNPs massivos. Todos esses novos experimentos e observações podem confirmar a existência de buracos negros primordiais e sua possível ligação com a matéria que está faltando no Universo. Em breve poderemos não estar mais no escuro sobre a matéria escura.


The clustering of massive primordial black holes as dark matter: measuring their mass distribution with advanced LIGO. Sébastien Clesse e Juan GarcíaBellido em Physics of the Dark Universe, vol. 15, págs. 142–147; março de 2017. LIGO gravitational wave detection, primordial black holes, and the Near-IR cosmic infrared background anisotropies. A. Kashlinsky em Astrophysical Journal Letters, vol. 823, no 2, artigo no L25; 1 de junho de 2016. Massive primordial black holes from hybrid inflation as dark matter and the seeds of galaxies. Sébastien Clesse e Juan García-Bellido em Physical Review D, vol. 92, no 2, artigo no 023524; 15 de julho de 2015. DE NOS SOS ARQUIVOS

Mistérios ocultos do Cosmos. Bogdan A. Dobrescu e Don Lincoln; ed. 159, agosto de 2015.

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C I DA D E S S U S T E N TÁV E I S REPORTAGEM ESPECIAL

COMO AS

CIDADES PODERIAM NOS SALVAR Áreas urbanas podem melhorar o planeta, assim como a vida das pessoas, se as projetarmos para serem mais eficientes no uso de energia, água, alimentos e minerais

William McDonough EM SÍNTESE

Para serem sustentáveis, as cidades deveriam ser projetadas de acordo com os princípios circulares da natureza, incluindo fazer uso máximo da radiação solar e tratar o lixo, os resíduos, como um recurso.


Instalações recém-projetadas estão desbravando e explorando esses princípios, inclusive o Parque 20|20, na Holanda, e a Base de Sustentabilidade da Nasa, na Califórnia.

“Cidades positivas” permitem que as pessoas vivam e trabalhem nos mesmos bairros, criando grande eficiência e promovendo vidas seguras, dignas e criativas.

Ilustrações de Harry Campbell

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C REPORTAGEM ESPECIAL


IDADES ABRIGAM MAIS DA METADE DA POPULAÇÃO DO mundo, e exercem um estresse cada vez maior sobre a Terra. Elas produzem até 70% das emissões globais de dióxido de carbono (CO2), gastam vastas quantidades de água, degradam sua qualidade, e produzem montanhas de lixo e outros resíduos. Para onde vão as cidades, vai o planeta. E elas estão crescendo rápido. Em 2030, segundo as mais recentes estimativas da ONU, cinco bilhões de pessoas morarão nelas, e quase a metade transitará por lares, escolas, locais de trabalho e parques que ainda nem existem. Os desafios para tornar as solar; e celebrar a diversidade. cidades tão sustentáveis quanto Não há resíduo na natureza possível são enormes. Mas tamporque cada ser contribui para bém são inspiradores porque cia saúde do todo. Flores de uma dades podem desempenhar um árvore frutífera caem no chão e grande papel na criação de soluse tornam alimento para outros ções para um mundo mais sauseres. Bactérias e fungos se aliWilliam McDonough é dável. Como estão mostrando as um arquiteto inovador mentam dos resíduos orgânicos que capitaneou o design redes de prefeitos, municípios de ambos, tanto da árvore como para um desenvolvitambém são atores poderosos, dos animais que comem seus mento sustentável. Ele é que combinam seus pontos forfrutos, depositando no solo fundador da empresa tes, criam agendas ambientais e nutrientes que a árvore absorve William McDonough + exercem uma liderança global. e converte em crescimento. Partners e da McDonough Innovation, além Desde megacidades a cidadeNutrientes fluem sem parar em de cofundador do Instizinhas, prefeitos, vereadores, ciclos regenerativos do tipo “bertuto de Inovação de Proinvestidores, economistas e ço a berço” . Resíduo equivale a dutos Berço a Berço. planejadores estão respondendo alimento. à demanda de reprojetar desde a base os elementos básicos de cidades NOSSAS CIDADES hoje são projetadas que estão crescendo rapidamente. O modo para um fluxo linear. Nutrientes biológicos como idealizam a nova paisagem urbana (como comida e madeira) e técnicos (como e projetam seu crescimento influenciará o metais e plásticos) entram de um lado, são futuro de toda a vida na Terra. usados e descartados. Depois que os resíMuitas cidades estão dando passos duos são triados para seleção de materiais importantes para reduzir a poluição do ar recicláveis valiosos, como metais, papel e e da água. Estão sendo “menos ruins”. Mas certos plásticos, eles fluem para fora pelo só eficiência não basta para criar um futuro outro lado, levados a aterros sanitários ou positivo. Se cidades também puderem ser incineradores. O processo é “pegue, faça, eficazes e “fazer o bem” mais, por exemplo, descarte”. Mas, assim como reprojetamos convertendo resíduos em nutrientes para certos produtos para serem desmontados, a produção de alimentos, elas poderão nos reciclados ou reutilizados, podemos proimpelir rumo ao futuro que desejamos. jetar cidades para funcionar num modo Uma visão clara para repensar a cidade circular parecido: pegue, faça, recupere, e sua relação com seu entorno rural pode refaça, restaure. ser encontrada na replicação do modo de Na cidade circular, resíduos tornam-se operar do mundo natural. Em essência, recursos. Considere o esgoto. Na cidade sistemas naturais operam à base de energia linear, as estações de tratamento processam solar, que interage com a geoquímica da detritos de alimentos e dejetos humanos Terra para sustentar sistemas biológicos — incluindo os valiosos minerais que eles produtivos e regenerativos. Sistemas contêm, como o fosfato — e descarregam os humanos que atuem com as mesmas leis efluentes em rios, como poluição. Posteriorpodem chegar perto da eficácia de sistemas mente, agricultores compram mais fosfato, vivos. Essas leis podem ser condensadas em vindo do Marrocos ou de outras terras três princípios-chave: equiparar resíduos distantes, para cultivar alimentos em solos com alimentos; maximizar o uso da energia que perderam esses minerais. Na cidade


circular, usinas de tratamento de esgoto tornam-se verdadeiras fábricas de fertilizantes. O carbono, fosfato e nitrogênio que fluem dessas instalações são considerados potenciais recursos para o solo, e não um risco para os rios. Cidades circulares retiram fosfato de águas residuais e o transformam em fertilizantes para parques e hortas urbanas e fazendas e florestas vizinhos. O processo elimina a necessidade de comprar mais fosfato de fontes distantes e trazê-lo, e evita o consumo de energia e as emissões de carbono envolvidos na mineração e no transporte. A empresa Ostara Nutrient Recovery Technologies, sediada em Vancouver, no Canadá, é uma de várias pioneiras na coleta de fosfato estruvita do lodo de esgotos para a produção de fertilizantes. A eliminação do conceito de resíduo se estende a todos os sistemas, razão pela qual cidades circulares enviam materiais para um “próximo uso”, em vez de cravar o “fim da vida útil”. Novas tecnologias, por exemplo, permitem que placas de circuitos de celulares sejam lucrativamente processadas em uma instalação limpa, onde todos os chamados minerais de terras-raras e metais preciosos são recuperados para reutilização em novos eletrônicos. Um segundo princípio-chave é que tudo é energizado pelo Sol — e, às vezes, como na cidade islandesa de Reykjavík, por energia geotérmica. Árvores e plantas produzem comida a partir da luz solar. Prédios podem aproveitar a incidência solar ao converterem calor diretamente em energia e coletarem passivamente a radiação solar para produzir calor e obter iluminação natural. Ventos — fluxos térmicos alimentados por luz solar — também podem ser aproveitados. Juntas, as energias solar, eólica e geotérmica podem gerar suficiente energia rentável em termos de custo-benefício para atender às necessidades de cidades e regiões, e até de nações. Cidades como São Francisco estão fazendo avanços significativos para cumprir seus compromissos de usarem 100% de energia renovável nos próximos 15 anos. O terceiro princípio-chave, a diversidade, é encontrado em todos os ecossistemas saudáveis. Cada ser tem uma resposta única ao seu entorno, que funciona em harmonia com outros para sustentar o sistema. Cada ser se encaixa em seu lugar, e em cada sistema os mais aptos prosperam. Planejadores urbanos que visam o que é mais adequado prestam cuidadosa atenção à ecologia local. Avaliam geologia,

B I G D ATA

População mundial que vive em cidades:

5 bilhões

55%

de pessoas viverão em cidades até 2030 Cidades dos EUA comprometidas com energia 100% renovável:

FONTES: THE WORLD’S CITIES IN 2016: LIVRETO DE DADOS. NAÇÕES UNIDAS ( população urbana agora e em 2030); SIERRA CLUB (cidades dos EUA comprometidas com energia renovável ); LOW CARBON GREEN GROWTH ROADMAP FOR ASIA AND THE PACIFIC. COMISSÃO ECONÔMICA E SOCIAL DAS NAÇÕES UNIDAS PARA A ÁSIA E O PACÍFICO. ONU, 2012 (taxa de utilização de ônibus em Curitiba, Brasil)

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hidrologia, vegetação e clima. Incorporam a história natural e cultural. Ao combinarem essas “pistas”, eles descobrem padrões para o desenvolvimento do espaço. Assim, criam possibilidades para um crescimento positivo que sustente a vida. No fim, o que queremos é uma cidade planejada que permita viver e trabalhar no mesmo bairro. Se os moradores puderem desmanchar seus celulares em uma fábrica limpa, que se encaixa no ecossistema da cidade, não há por quê isolar esta fábrica em zonas especiais nos subúrbios. Uma cidade positiva elimina a necessidade de zoneamento por preocupações com atividades inseguras ou insalubres. Fábricas podem ficar em bairros residenciais limpos, gerando empregos aos quais as pessoas podem chegar a pé ou pedalando. Isso reduz bastante a necessidade de meios de transportes locais e de viagens de lugares mais distantes ao local do trabalho, grandes desperdícios de recursos e tempo. E se comida fresca e saudável for cultivada em telhados de prédios por toda a cidade, como ocorre na nova fábrica da Method Products, em Chicago, os resíduos orgânicos locais não só podem ser um recurso para os sistemas de cultivo, mas as pessoas que trabalham nessas hortas de telhado também podem viver nos arredores. Imagine tudo o que fazemos como gestos que sustentam a vida, inspiram prazer e encontram harmonia com a natureza. Prédios funcionam como árvores; sequestram carbono, produzem oxigênio, destilam água, oferecem hábitat a milhares de espécies, e convertem a incidência solar em energia térmica e elétrica, e vendem a energia excedente a vizinhos. Prédios com áreas pantanosas e jardins botânicos in

Habitantes que utilizam ônibus em Curitiba, Brasil:

85%

loco recuperam nutrientes de águas residuais e limpam o que sobra para utilização em cozinhas e banheiros locais. Ar fresco, plantas florescentes e luz diurna estão por toda parte. Prédios e comunidades agem como sistemas de suporte à vida. Partindo desta visão, podemos imaginar comida e materiais produzidos na área rural vizinha, criados com ferramentas e tecnologias feitas na cidade. Esta devolve resíduos como matéria-prima que reabastece o sistema. Tudo se move em ciclos regenerativos, da cidade ao campo, do campo à cidade, em redes naturais e culturais que circulam nutrição biológica e técnica — o hardware e o software do século 21. O metabolismo de uma cidade viva, positiva, permite que assentamentos humanos e o mundo natural prosperem juntos. Se quisermos tornar as cidades verdadeiramente sustentáveis e benéficas para todos, precisamos entender isso como uma verdade literal, estratégica, presente em todos os nossos projetos. É tentador formular princípios para um futuro utópico. Mas cidades reais poderiam pô-los em prática hoje? Algumas novas instalações industriais estão demonstrando como. A reforma e expansão do Centro Ford Rouge em Dearborn transformou o imenso complexo de produção de veículos num modelo de sustentabilidade industrial. O plano mestre incorporou um telhado verde de mais de quatro hectares — o coração de um sistema de jardins úmidos, pavimentação porosa, sebes e biovaletas. O projeto transformou um megacanteiro industrial de 100 anos, abandonado, ambientalmente contaminado e subutilizado, num verdejante ecossistema de águas pluviais que

capta, limpa e libera lentamente água para o adjacente rio Rouge de modo que sustenta a saúde da bacia hidrográfica. Pássaros borrelhos-de-dupla-coleira nativos voltaram para nidificar uma semana depois que a obra foi concluída. Outro modelo é a Base de Sustentabilidade, o novo centro para ciência e computação da Nasa em seu Centro de Pesquisa Ames na Califórnia. A instalação tem o potencial de suprir todas as suas necessidades de aquecimento, refrigeração e energia (tendo até um excedente de energia) com fontes solares e geotérmicas, e uma célula de combustível com avançados controles de gerenciamento de energia. A água residual é tratada no local. O premiado empreendimento Parque 20|20 em Hoofddorp, na Holanda, é outro modelo. É um conjunto de edifícios e espaços abertos que está sendo concluído, numa área de 11,3 hectares. As pessoas podem acessar o parque por via aérea, trem, ônibus e bicicleta. Zonas verdes, praças, jardins públicos e passarelas ao longo de canais proporcionam uma conexão com a comunidade ao redor. Tamanho, estrutura e orientação de cada edifício são otimizados para captar energia e luz solar. Os edifícios espalhados pelo parque integram sistemas de gerenciamento de energia, água e lixo, funcionando como um único grande organismo. PODEMOS EXPANDIR esses sucessos para cidades inteiras? A inspiração vem de alguns lugares interessantes. Um é Curitiba, no Brasil. Curitiba começou a se transformar sob a direção do arquiteto e urbanista Jaime Lerner, prefeito três vezes entre os anos 1970 e 1990. No primeiro mandato, Lerner percebeu que a cidade pobre, com centenas de milhares de habitantes, precisava de um transporte público melhor. Como um metrô ou um sistema ferroviário pesado custariam muito caro, ele pediu à Volvo que construísse 270 ônibus articulados suecos, fabricados na própria cidade, o que deu empregos aos habitantes. A cidade contratou moradores para construir plataformas de ônibus nas principais vias, de onde as pessoas podiam viajar para qualquer lugar por uma tarifa única. Em vez de cobrar a passagem na hora de embarcar, um processo lento, Lerner fez os usuários pagarem ao entrar nas plataformas, de modo que quando o ônibus chegasse poderiam embarcar rápido, tornando o sistema eficiente.

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Devido ao rápido crescimento populacional, o lixo se amontoava em ruelas e becos, e os caminhões não podiam coletá-lo. Lerner criou um programa para instruir crianças a separar o lixo e depois mandou-as para casa para ensinarem suas famílias. Em “pagamento” pelo lixo separado, as pessoas recebiam passes de ônibus ou alimentos frescos. De repente, todo mundo usava o transporte em massa. Hoje, 85% dos curitibanos usam ônibus e 90% participam do programa de reciclagem. A cidade recicla 70% de seus refugos, uma das maiores porcentagens do mundo. Esta visão inovadora continuou. Em vez de construir uma grande biblioteca no centro da cidade, Curitiba construiu uma rede de 50 pequenos “Faróis do Saber” nos bairros, para toda criança estar perto de uma biblioteca andando. Construtores locais erigiram os edifícios em cores vivas. As bibliotecas trabalham com as escolas municipais e oferecem milhares de livros, além de internet gratuita, para cidadãos de três a 80 anos. Essas e outras iniciativas deram à cidade um arranjo “live-work”. Imagine se Manhattan tivesse esse tipo de visão — com comida crescendo nos telhados de escolas e hospitais, provendo não só comida mas também empregos. Crianças poderiam separar e classificar o lixo, tirar os plásticos, levá-lo a centros de reciclagem e serem pagas em brinquedos. Fábricas “limpas” transformariam os plásticos em monômeros reutilizáveis. Tudo é abastecido por energia solar, e materiais fluem em ciclos contínuos de nutrição biológica e técnica. O que buscamos para todos é o que eu chamaria de “vida boa” — uma vida segura, digna e criativa. Em cidades positivas isso pode acontecer. Se forem projetadas e administradas com base neste princípio, tudo melhora. Devemos insistir no direito de humanidade e natureza coexistirem, unir a cidade e suas vizinhanças. Cidades são projetadas, mas também são organismos. Como Claude Lévi-Strauss destacou, cidades são “algo vivo e algo sonhado”. Como criadores de lugares vivos, não podemos deixar de nos projetar na paisagem. Mas, à medida que sonhamos com nossas cidades ideais, podemos começar a ver mais claramente o verdadeiro caráter do lugar que habitamos, o seu espírito. Então, ao moldarmos a natureza de nossas cidades, estaremos criando lugares que celebram tanto a criatividade humana como um relacionamento rico e harmonioso com a terra viva. Estaremos criando uma nova geografia de esperança.


EXPLORANDO

O LIXO Transformar resíduos caros em recursos valiosos pode tornar cidades altamente eficientes Michael E. Webber

E

M 20 DE DEZEMBRO DE 2015, UMA MONTANHA DE REFUGOS URBANOS DESMOronou em Shenzhen, na China, matando pelo menos 69 pessoas e destruindo dezenas de edifícios. O desastre trouxe à vida as torres de resíduos mostradas no filme infantil WALL-E, de 2008, que retratou a horrível, mas real ideia de que nosso lixo poderia se acumular sem controle, expulsando-nos de nosso hábitat. Uma forma eficaz de transformar uma cidade existente numa urbe sustentável, que preserve a Terra em vez de arruiná-la, é reduzir todos os fluxos de resíduos e depois usar o que resta como recurso. O lixo de um processo vira matéria-prima para outro. Muitas pessoas migram para centros urbanos em todo o mundo, o que coloca cidades em uma posição privilegiada para resolver problemas globais de recursos. Prefeitos assumem mais responsabilidade para conceber e projetar soluções porque são obrigados a isso, em especial em países onde o entusiasmo nacional para lidar com questões ambientais arrefeceu. Os acordos climáticos internacionais elaborados em Paris, em dezembro de 2015, também reconheceram um papel central para cidades. Mais de mil prefeitos afluíram à capital francesa para compartiMichael E. Webber é vice-diretor do Instituto de Energia, codiretor da lhar suas promessas para reduinstituição Clean Energy Incubator e zir emissões. Mudar os códigos professor de recursos energéticos na de construção e investir em efiUniversidade do Texas em Austin. ciência energética são só duas Seu livro mais recente é Thirst iniciativas que muitos líderes for power: energy, water, and human survival (Yale University Press, 2016). municipais afirmaram poder realizar muito mais rápido do que governos nacionais. Faz sentido cidades assumirem responsabilidade e adotarem medidas enérgicas. Algumas, como Nova York, a Cidade do México e Pequim, abrigam mais pessoas do que nações inteiras. E paisagens urbanas são lugares onde os desafios de administrarmos nossas vidas convergem de forma explosiva e concentrada. Cidades podem assumir a liderança porque são capazes de ampliar e expandir rapidamente soluções e porque são laboratórios vivos para melhorar a qualidade de vida

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sem esgotar os recursos da Terra, poluindo seu ar e sua água, e prejudicando a saúde humana no processo. Cidades estão repletas de energia desperdiçada, dióxido de carbono (CO2) desperdiçado, comida desperdiçada, água desperdiçada, espaço desperdiçado e tempo desperdiçado. Reduzir cada fluxo de desperdício e gerenciá-lo como um recurso, em vez de um custo, pode resolver múltiplos problemas, criando um futuro mais sustentável para bilhões de pessoas. POLUIÇÃO COMO SOLUÇÃO

Lições sobre desperdício, lixo e resíduos existem de sobra na história. John Snow, um médico de Londres, deduziu que terríveis surtos de cólera atingiram a cidade em 1848 e 1854 porque os poços públicos de água estavam contaminados por esgoto. Construir redes de esgotos foi uma solução óbvia, mas líderes políticos rejeitaram as conclusões de Snow porque suas ideias não se encaixavam nas ideologias prevalecentes e porque as medidas foram consideradas caras demais. Uma rejeição similar ataca cientistas climáticos atuais, que nos dizem que nossos desperdícios e resíduos estão nos matando, embora de um jeito muito mais lento e menos direto, e que corrigir o problema exigirá investimentos significativos em novas infraestruturas. Snow foi depois justificado, e celebrado como um herói (talvez o mesmo destino aguarde nossos cientistas de hoje), depois que novos líderes criaram ambiciosos projetos de obras públicas para instalar mais de


1.900 quilômetros de esgotos numa cidade abarrotada de três milhões de pessoas, encerrando o problema da cólera. A obra também criou os aterros fluviais que ainda existem como um componente fundamental do ambiente urbano londrino, ao longo dos quais muitas pessoas passeiam. Mas hoje, só eliminar os resíduos com descargas de água não basta. Depois de reduzirmos o descarte, deveríamos fechar o ciclo e usar o restante de novo. Primeiro, limite o lixo; depois ponha-o para trabalhar. Esse novo raciocínio começa por redefinir nosso conceito de poluição. Raj Bhattarai, um engenheiro do serviço municipal de abastecimento de água e coleta de esgoto em Austin, Texas, me ensinou uma nova definição para poluição: recursos fora de lugar. Substâncias são nocivas se estiverem no lugar errado: em nossos corpos, no ar, na água. Mas no lugar certo são úteis. Em vez de mandar resíduos sólidos para um aterro sanitário e pagarmos a conta, por exemplo, pode-se incinerá-los para gerar energia elétrica. E o esgoto de uma comunidade de um milhão de pessoas pode ser “minerado” para extrair milhões de dólares em ouro e outros metais preciosos por ano para uso na produção industrial local. Essa ideia se encaixa no conceito mais amplo da chamada economia circular — em que as diferentes ações e processos da sociedade se alimentam mutuamente uns aos outros de maneira sustentável e benéfica. Simplificando, desperdício, lixo, ou refugo é o que temos quando nossa imaginação se esgota.

MENOS É MAIS

Um lugar óbvio para iniciar a redução do desperdício são tubulações de água que vazam. Entre 10% e 40% da água de uma cidade normalmente se perdem em tubulações. E como o município limpou essa água e acionou bombas para bombeá-la, vazamentos desperdiçam energia, também. O consumo de energia em si é incrivelmente ineficiente e desperdiçador. Mais da metade da energia consumida por uma cidade é liberada como calor residual de chaminés, canos de escapamentos e as partes de trás de aquecedores, aparelhos de ar-condicionado e eletrodomésticos. Tornar todo esse equipamento mais eficiente reduz a quantidade de energia que precisamos produzir, distribuir e limpar. O lixo é outro fluxo residual a ser consolidado. Os EUA geram mais de 1,8 kg de resíduos sólidos por pessoa todos os dias. Apesar dos esforços para incentivar a compostagem, reciclagem ou a incineração de parte dele, um pouco mais da metade ainda é descartada em aterros sanitários. Reduzir o acondicionamento de produtos é uma forma de diminuir esse volume, gerando, ao mesmo tempo, outros benefícios. Grandes varejistas, como o Walmart, constataram que reduzir volume e tamanho de embalagens resulta em menos caminhões para o transporte e mais espaço nas prateleiras para expor as mercadorias. O desperdício de comida é, por si só, outra questão dolorosa. Apesar da fome em muitos lugares pelo mundo, os americanos descartam de 25% a 50% de seus alimentos

GETTY IMAGES

REPORTAGEM ESPECIAL


MÁQUINAS descavam os escombros em Shenzhen, na China, depois que uma montanha de lixo desmoronou, soterrando dezenas de edifícios.

comestíveis. Alimentos requerem vastas quantidades de energia, terras e água para serem cultivados, produzidos, armazenados, preparados, cozidos e descartados, portanto comida desperdiçada deixa uma “pegada” grande. Iniciativas surgidas nos EUA, tais como a campanha Eu Valorizo Comida, e no Reino Unido são um começo rumo à solução deste problema vital.

CORTESIA DE VILLAGE FARMS

FAZER OS RESÍDUOS TRABALHAR

Uma vez que cidades reduzirem seus fluxos residuais, elas deveriam usar o descarte de um processo urbano como recurso para outro. Esse tipo de arranjo é raro, mas projetos atraentes estão aumentando. Modernos sistemas de “resíduo-convertido-em-energia”, como um que existe em Zurique, na Suíça, queimam lixo de forma limpa, e alguns, incluindo um em Palm Beach, na Flórida, recuperam mais de 95% dos metais contidos nas cinzas arenosas deixadas pela combustão. Vilarejos rurais, como Jühnde, na Alemanha, criam suficiente biogás de gado e esterco de porco para aquecer ou suprir de energia elétrica uma grande parte de suas casas. Meu grupo de pesquisa na Universidade do Texas em Austin demonstrou que uma fábrica de cimento em New Braunfels, também no Texas, pode queimar pellets de combustível feitos de plásticos irrecicláveis em vez de carvão, evitando emissões de CO2 e impactos decorrentes da mineração de carvão. Mesmo o lixo colocado em aterros sanitários pode ter valor. Cidades podem coletar o metano que emana à medida que os resíduos se decompõem, o que é uma melhoria óbvia comparado à combustão do gás, ou a simplesmente deixar o metano subir para a atmosfera, onde retém muito mais calor do que a quantidade equivalente de CO2. Geradores de energia podem converter o gás coletado em eletricidade. Os aterros de Vancouver, no Canadá, extraem o metano e o queimam para aquecer estufas próximas que cultivam tomates. Mesmo assim, os lixões ainda seguem “vazando”. Isso inspirou Vancouver, que prometeu tornar-se a cidade mais verde do mundo, a fornecer a seus habitantes tambores de lixo separados para lixo comum e matéria orgânica (restos de comida, aparas de jardins e quintais, e podas de árvores). Autoridades esperam que os cidadãos os usem corretamente e destacam inspetores municipais para verificar se os caminhões de lixo estão jogando refugos que foram separados corretamente. A cidade produz

metano do material orgânico descartado, enquanto gera sólidos conhecidos como corretivos que podem tornar o solo mais fértil. Essas medidas solucionam diversos problemas de uma vez — economizam dinheiro de energia que, de outra forma, teria sido comprada, reduzem a necessidade de aterramentos caros e evitam o desnecessário uso e dano de terras — enquanto melhoram a agricultura. Austin faz algo parecido com o lodo de suas águas residuais, fazendo-o passar por digestores anaeróbicos para produzir biogás que vende ou usa no local para gerar calor. Os sólidos restantes são convertidos

VANCOUVER queima metano coletado em aterros sanitários para produzir calor que aquece estufas de tomates gerenciadas pela Village Farms.

em um popular corretivo de solo, conhecida como Dillo Dirt. A cidade ganha dinheiro ao vender o produto, compensando parte do custo do tratamento da água residual (esgoto). Embora a compostagem seja uma tendência crescente e popular entre os moradores — e uma que vale a pena praticar —, se for malfeita ela na realidade pode levar a mais emissões de metano. Para Austin, é mais sensato que os cidadãos joguem restos de comida no ralo da pia da cozinha e acionem o triturador para que as máquinas colheitadeiras em escala industrial na usina de tratamento de esgoto realizem o trabalho de compostagem, mas com uma eficiência maior. Calor residual é outra grande oportunidade. Colhê-lo é difícil porque tempera-

turas baixas são difíceis de converter em eletricidade. A Nasa desenvolveu geradores termoelétricos para fazer isso em suas naves espaciais, mas a tecnologia é cara e ineficiente. Mesmo assim, materiais avançados, que podem converter calor em eletricidade com mais eficiência, estão chegando. Um ponto de partida é a água residual quente que escorre pelos ralos quando lavamos roupas, pratos ou corpos. Sandvika, um subúrbio de Oslo, tem massivos permutadores de calor ao longo das tubulações de esgoto municipais que extraem calor para aquecer dezenas de edifícios próximos ou descongelar calçadas, ruas e vias. Ao ligar bombas de calor no verão, o subúrbio pode usar parte do calor para arrefecer os mesmos edifícios. Vancouver gostou tanto da ideia que copiou, usando águas residuais para aquecer centenas de edifícios e a Vila Olímpica. Uma empresa que está expandindo ainda mais essa ideia é a Symbiosis, de Kalundborg, na Dinamarca, uma das pioneiras em simbiose industrial e exemplo do raciocínio circular, de circuito fechado. Seu parque industrial hospeda sete empresas, além de instalações municipais — centradas em instalações elétricas, hídricas, de esgoto ou águas residuais, e de resíduos sólidos —, que estão interligadas de tal maneira que o “lixo” de uma é um input para outra. Tubulações, fios e dutos movem vapor, gás, eletricidade, água e resíduos de um lado para outro, a fim de melhorar a eficiência geral e reduzir os refugos, inclusive as emissões de CO2. A água residual da refinaria de petróleo, por exemplo, flui para a usina elétrica, onde é usada para limpar e estabilizar cinzas volantes da combustão de carvão. A refinaria também manda vapor residual para a indústria farmacêutica Novo Nordisk, que põe o calor para trabalhar para cultivar cerca de metade do suprimento mundial de insulina com bactérias e leveduras [ver box na próxima página]. O complexo inteiro parece um organismo industrial vivo. E tem demonstrado crescimento econômico com emissões baixas, estáveis, ou reduzidas. DECISÕES IMPULSIONADAS POR DADOS

O modelo da Symbiosis pode ser replicado em escala maior? Sim, mas só se tornarmos as cidades inteligentes. Um parque industrial é flexível porque só tem alguns ocupantes e tomadores de decisões, mas numa cidade muitas pessoas e organizações tomam decisões independentes sobre

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Estudo de caso: Kalundborg

Lago Tissø Água Água de resfriamento usada Água não potável industrial Água Água deionizada Kara/Noveren industrial Água marinha Energia DONG Resíduos

Gipsita Cinzas volantes

Aquecimento distrital Resíduos de etanol Areia Sedimento/borra

Água da superfície

REPORTAGEM ESPECIAL


Enxofre

Reservatório de água

Statiol Água de drenagem Bioetanol Vapor Água residual/ esgoto Inbicon

Vapor

Lodo/pasta fluida Novo Nordisk

Água residual tratada Açúcares Lignina Fertilizante Energia para rede Água residual/esgoto e biogás da Novozymes

energia, água e lixo todos os dias. Integrá-los requer uma mudança cultural rumo à cooperação, movida por avanços nas tecnologias inteligentes. “Cidades inteligentes” dependerão de sensores onipresentes e computação barata, baseados em aprendizado de máquina e inteligência artificial. A combinação pode identificar ineficiências e aprimorar operações, reduzindo resíduos e custos enquanto opera automaticamente todo tipo de equipamento. Felizmente, tornar as cidades inteligentes é um objetivo sedutor para urbanistas que desejam acomodar mais pessoas sem diminuir a qualidade de vida. Na Índia, por exemplo, onde os problemas populacionais e de saúde pública são graves, o primeiro-ministro Narendra Modi anunciou sua intenção de converter 100 municípios de pequeno e médio porte em cidades inteligentes como uma possível solução.


No parque industrial Symbiosis, em Kalundborg, na Dinamarca, empresas Instalação de coordenam o fluxo de energia, água e saneamento e materiais entre si. Resíduos ou subproabastecimento dutos de uma operação são vendidos municipal como matérias-primas para outras, criando receitas e reduzindo o volume de descarte ou os custos de materiais, além de diminuírem impactos ambientais. Cerca de 30 substâncias, de água e calor residuais a etanol, são intercambiadas e usadas para criar enzimas, insulina, biogás, placas de gesso acartonado e outros produtos. Novo Nordisk e Novozymes

Água de superfície tratada

Água de superfície Condensado quente

Vapor

Água residual/ esgoto Resíduos de etanol Aquecimento distrital Biomassa

Novozymes Água de superfície tratada

Água não potável Água residual/esgoto

O epíteto “inteligente” em si é uma imputação de que a maioria das cidades é burra. Essa acusação “pega” porque cidades repletas de lixo e desperdício parecem operar cegamente. A Fundação Nacional de Ciências dos EUA acaba de lançar uma iniciativa de pesquisa chamada Comunidades Inteligentes & Conectadas para ajudar cidades a usar melhor dados disponíveis. Esse nome, por sinal, indica que inteligência não é suficiente — interconexões entre sistemas e pessoas importam, também. Cidades inteligentes dependem muito do Big Data, o vasto conjunto de dados coletados de redes de sensores e algoritmos avançados amplamente difundidos para obter rapidamente insights, tirar conclusões e tomar decisões sobre esses dados. Redes conectadas então comunicam essas análises a equipamentos distribuídos por toda a cidade. Medidores inteligentes para

Água residual/esgoto Água de superfície Usina municipal de algas Energia Água Materiais

monitorar de perto o consumo de energia elétrica, gás natural e água por hora do dia, assim como o uso de aparelhos domésticos e industriais são um lugar óbvio para começar. Sensores de tráfego em tempo real, monitores da qualidade do ar e detectores de vazamentos também estão à mão. O consórcio Pecan Street, em Austin, está colhendo dados de centenas de lares para descobrir como um acesso a tais fluxos de dados poderia ajudar os consumidores a mudar seu comportamento de modo a reduzir o consumo, enquanto, ao mesmo tempo, economizam custos. Cidades como Phoenix, no Arizona, e bases militares, como Fort Carson, no Colorado, prometeram tornar-se consumidoras autossuficientes de energia e água, e produtoras zero-líquidos de resíduos. Alcançar essas metas ambiciosas exigirá grande quantidade de dados interconectados.

Ilustração de Harry Campbell

FONTE: CENTRO SYMBIOSIS DA DINAMARCA www.symbiosecenter.dk

Gyproc

Água de superfície

Transportes melhores podem dar aos cidadãos o primeiro vislumbre dos benefícios de uma cidade inteligente ao reduzirem tempo desperdiçado. Reduzir a pegada dos transportes significa limpar os combustíveis, tornar os veículos mais eficientes, reduzir distâncias e duração das corridas, aumentar a ocupação dos veículos e reduzir o número de viagens. Se as pessoas viverem perto de seus trabalhos, elas podem caminhar, pedalar, ou usar o transporte coletivo. Estudos mostram que construir ciclovias protegidas leva a um acentuado aumento de usuários e, como suas bicicletas precisam de tão pouco espaço em comparação com carros, elas podem reduzir os congestionamentos. Uma cidade sem motoristas também liberará espaço e tempo desperdiçados associados a estacionar veículos. Com carros compartilhados ou autônomos em constante movimento, em vez de veículos particulares parados em casa e no trabalho, o número de vagas de estacionamento pode ser restringido, abrindo espaços desperdiçados e atenuando ainda mais os congestionamentos. Pesquisadores no Centro para Pesquisa de Transportes na Universidade do Texas usaram modelos sofisticados

TUBULAÇÕES em Kalundborg, Dinamarca, transportam vapor residual da usina elétrica da companhia petrolífera estatal DONG Energy para outras empresas, que o utilizam no processo de fabricação.

xos e identificar a localização do problema e a quantidade de água desperdiçada. Pesquisadores em Birmingham, na Inglaterra, criaram um sistema com diminutos sensores de pressão que usam uma pequena quantidade de energia para verificar com frequência e detectar perdas em redes de distribuição de água, um grande avan-

CORTESIA DE SYMBIOSIS DE KALUNDBORG

Em vez de enviarmos resíduos para um aterro sanitário, eles podem ser incinerados para gerar energia elétrica para a cidade. para determinar que veículos autônomos compartilhados diminuiriam o número de carros necessários em uma cidade em uma ordem de magnitude e reduziriam as emissões, apesar de causarem um ligeiro aumento na quilometragem total percorrida, porque os veículos permaneceriam em movimento. Em vez de dirigir, as pessoas que têm de ir e voltar do trabalho podem descansar, ler e-mails, dar telefonemas ou realizar outros negócios. Esse trabalho pode criar valor econômico e encurtar as horas passadas no escritório, permitindo chegar em casa mais cedo para jantar. Tornar nossa infraestrutura mais inteligente é a chave para resolver problemas básicos, como canos que vazam. Identificar vazamentos deveria ser fácil se hidrômetros fossem distribuídos pelo sistema de abastecimento para monitorar os flu-

ço em relação à antiga “técnica” de esperar alguém ligar e reclamar de que há água jorrando na rua. E algum dia poderemos mandar robôs inteligentes pelas tubulações para consertar os problemas. Sensores de alto desempenho também permitirão encontrar e prever vazamentos de gás natural antes que ocorram acidentes. Tais perdas não são só ruins para o meio ambiente e um desperdício de recursos, mas também perigosos, como vemos pelas explosões que fazem manchetes em áreas com infraestruturas envelhecendo. É difícil saber onde cidades inteligentes podem surgir. Imagino que uma provável candidata será uma cidade do Centro-Oeste, com um milhão de pessoas ou mais, que precisa se reinventar porque sua economia foi destruída décadas atrás. Indianápolis, em Indiana, vem à mente, em parte por-

que precisa reconstruir seus sistemas de abastecimento de água, águas residuais e esgotos devido a más decisões tomadas há um século. A cidade tem investido em sua área comercial no centro e está em ascensão. Pittsburgh, na Pensilvânia, está alavancando seus recursos — um núcleo urbano vibrante, orgulho da cidade, a liderança progressista do prefeito William Peduto, a força da Universidade Carnegie Mellon, e outros focos incubadores de inovação — para passar a ser conhecida por sua força intelectual, não mais por suas chaminés. Aliás, a Uber lançou ali seu serviço de carros autônomos. Columbus, que é a capital de Ohio e sede de uma grande universidade, é outro lugar para procurar por iniciativas de vanguarda. O Departamento de Transportes dos EUA recentemente concedeu à cidade US$ 40 milhões para reinventar sua abordagem de mobilidade. COMO IR DAQUI PARA LÁ

Transformar cidades esbanjadoras em lugares que reduzem o desperdício e reutilizam o que resta não será fácil. Investimentos integrados em P&D do governo federal têm de ser combinados com políticas práticas de todos os níveis de governo. Infelizmente, o financiamento de P&D está em declínio recente, e nos EUA, pode cair ainda mais sob a administração Trump. Investimentos também devem ser socialmente inteligentes. Estudos mostram que a P&D para cidades inteligentes tem se concentrado mais em tecnologia do que naquilo de que os cidadãos precisam. Feitos do jeito errado, os benefícios de uma cidade inteligente podem favorecer os que já têm conectividade com a internet e acesso a tecnologias avançadas, o que só ampliaria a lacuna tecnológica, além de outras divisões socioeconômicas. Municípios também precisam ajudar seus habitantes a se tornarem cidadãos mais inteligentes, porque cada indivíduo toma decisões de recursos toda vez que compra um produto ou aciona um interruptor. Acesso a educação e a dados será primordial. Conectar os cidadãos também requer colaboração e interações de boa vizinhança: parques, praças, espaços compartilhados, escolas e centros religiosos e comunitários, todos eles antigos pilares centrais de arranjos seculares para cidades prósperas. Quanto mais modernas e inteligentes nossas cidades se tornarem, mais poderemos precisar desses elementos do antigo mundo para nos manter unidos.

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Assaf Biderman é inventor, diretor associado do Senseable City Lab e fundador da Superpedestrian, uma empresa voltada ao desenvolvimento de veículos robóticos para ocupação por uma ou duas pessoas.

Carlo Ratti é arquiteto e engenheiro, diretor do Senseable City Lab no Instituto de Tecnologia de Massachusetts e fundador do estúdio de design Carlo Ratti Associati.

TRÂNSITO Carlo Ratti e Assaf Biderman

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ARROS E CIDADES TÊM UMA RELAção complicada. Hoje, atormentados por engarrafamentos sempre maiores e ar cada vez mais poluído, tendemos a pensar nos dois como sendo cada vez mais incompatíveis. Mas no século 20 o carro deixou uma das marcas mais duradouras no planejamento urbano. Como diz o arquiteto Le Corbusier em seu livro seminal A cidade de amanhã e seu planejamento, “o carro a motor... derrubou por completo nossas antigas ideias de planejamento urbano”.

Quase 100 anos depois estamos num ponto de virada semelhante. Primeiro, espera-se que a demanda por transporte urbano mais que dobre até 2050, o que significa que teremos de mais que dobrar a capacidade de ruas e avenidas só para manter os congestionamentos nos níveis de agora. Segundo, graças à rápida convergência das tecnologias da informação e comunicação, robótica e inteligência artificial, nossos sistemas de mobilidade — carros, ônibus e outros — estão passando por grandes transformações. E, mais uma vez, estão prestes a remodelar radicalmente a paisagem urbana. Veículos que se dirigem sozinhos (ou autônomos) estão liderando a mudança. Nas últimas décadas, carros passaram dos tipos de sistemas mecânicos que Henry Ford talvez tivesse reconhecido, para verdadeiros computadores sobre rodas. Agora, o veículo médio está equipado com um conjunto de

sensores que coletam dados internos e externos para ajudá-lo a funcionar de maneira segura e eficiente. Empresas, tais como a Waymo (derivada, agora independente, da Google), Cruise (adquirida pela General Motors), Otto (adquirida pela Uber), Zoox e nuTonomy, por exemplo, estão experimentando com sensores adicionais que conseguem “enxergar” uma rua de um jeito muito parecido com a maneira como nossos olhos o fazem. Uma vez que você insere essas informações em um sistema de inteligência artificial a bordo, você tem um veículo plenamente autônomo, capaz de navegar por movimentadas grades de trânsito sem qualquer interferência humana. Carros autônomos vão liberar grande parte do tempo que passamos diariamente ao volante, e tornarão nossas ruas e outras vias mais seguras. Eles serão elementos profundamente transformadores no modo como nossas cidades funcionam

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Uma teia móvel de veículos dotados de sensores e cruzamentos inteligentes transformará o modo como nos deslocamos pela cidade

REPORTAGEM ESPECIAL

INTELIGENTE

À medida que cada automóvel se aproxima do cruzamento, ele emite um sinal de solicitação de acesso via Wi-Fi para o gerenciador da intersecção. O sinal, com registro de data e hora, inclui detalhes da rota. Aqui, o carro vermelho 1 entra primeiro na zona do sinal, sendo seguido pelo veículo laranja 2 , depois dos carros 3 e do verde 4 .

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Limite para solicitação de acesso ao cruzamento

1

Cruzamento

Rotas prede nidas xas

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FONTES: SENSEABLE CITY LAB, INSTITUTO DE TECNOLOGIA DE MASSACHUSETTS; “REVISITING STREET INTERSECTIONS USING SLOT-BASED SYSTEMS”, BY REMI TACHET ET AL., EM PLOS ONE, VOL. 11, N º 3, ARTIGO Nº E0149607; 16 DE MARÇO DE 2016

4

Carro que se aproxima da zona do sinal

Distância da traseira Distância para parar

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Um segundo grupo, liderado pelo carro azul 5 , se aproxima do cruzamento.

or se urança veículos pertencentes ao mesmo fluxo precisam manter uma dist ncia especi cada da traseira um do outro eículos em fluxos di erentes são separados de acordo com a distância de que precisariam para parar.



Controle de tráfego Veículos autônomos permitiriam que urbanistas substituíssem semáforos por cruzamentos inteligentes em que cada veículo que se aproxima de uma intersecção recebe uma janela de tempo para atravessar. Pesquisas sugerem que esses cruzamentos poderiam permitir a passagem do dobro de veículos por uma intersecção num dado intervalo de tempo, em comparação com semáforos.

Primeiro grupo

Solicitação de tempo

1

2

Segundo grupo

3

4

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Tempo de acesso

6

1

Lapso de tempo do sinal até a entrada do cruzamento em condições de fluxo livre

As solicitações dos veículos são remanejadas neste intervalo de tempo

7

2

4

3

Atraso experimentado pelo veículo 1 em condições gerenciadas de cruzamento

6

5

7

Atraso experimentado pelo veículo 5 em condições gerenciadas de cruzamento

Carros que viram à direita podem urar a la

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1

3

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Embora o carro laranja fosse o segundo a pedir acesso ao cruzamento, e o dourado o terceiro, o controlador da intersecção determinou que o veículo dourado estava perto o su ciente do vermel o para atravessar o cru amento na sequência. Consequentemente, o carro laranja foi instruído a diminuir a velocidade, e caiu para a terceira posição.

REPORTAGEM ESPECIAL

Cruzamentos por janelas são mais e cientes uando veículos são agrupados em “lotes”, permitindo ao gerenciador da intersecção automatizada reorganizar a ordem dos carros dentro de um grupo de veículos por vez. Esse arranjo impede ue uma la de carros em uma via mais movimentada domine o sistema à custa de veículos que transitam na outra direção.


— mas de jeitos que ainda estão longe de estarem decididos. De um lado, podemos imaginar que mais pessoas começarão a compartilhar esses veículos para que as máquinas possam dar caronas para um passageiro após o outro, todo o dia. Nesse caso, nossas cidades podem funcionar usando apenas uma pequena fração dos veículos hoje em serviço. De outro, poderemos ter mais cenários distópicos. Robin Chase, cofundador e ex-CEO do serviço de compartilhamento de veículos Zipcar, escreveu sobre “carros zumbis — aqueles sem ninguém dentro — entupindo nossas cidades, nossas ruas e avenidas”. Sua visão prevê desemprego para motoristas profissionais, perda de receita de nossa infraestrutura de transporte, e “um pesadelo de poluição, congestionamentos e agitação social”. Nirvana tecnológico ou distopia urbana? Para abordar esta questão, precisamos investigar como veículos autônomos poderiam alterar nossas paisagens urbanas e os modos como nos deslocamos através delas. ECONOMIA DE COMPARTILHAMENTO

Em média, carros ficam ociosos 96% do tempo. Isso os torna candidatos ideais para a economia compartilhada. O potencial para reduzir congestionamentos é enorme. Alguns poucos sistemas de compartilhamento de veículos — como o Zipcar, americano, e o Car2Go, alemão — já estão tendo um grande impacto no número total de carros em cidades. Estudiosos estimaram que cada veículo compartilhado remove de nove a 13 carros particulares das ruas. Os benefícios crescerão exponencialmente, à medida que veículos autônomos, hoje disponíveis apenas experimentalmente, conquistarem uma fatia notável do mercado, obscurecendo a distinção entre transporte privado e público. “Seu” carro poderia lhe dar uma carona até o trabalho de manhã e depois, em vez de ficar parado, transportar outro membro de sua família — ou outra pessoa em sua vizinhança ou comunidade de mídia social. Como resultado, um só veículo poderia saltar de uma hora de uso para 24 horas de serviço por dia. Um recente artigo de nossos colegas no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) relata que, em tais condições, a demanda de mobilidade de uma cidade como Cingapura — sede de uma das primeiras frotas publicamente acessíveis de carros autodirigidos do


mundo — poderia ser atendida com apenas 30% de seus veículos existentes. Além do compartilhamento de veículos, a autonomia poderia abrir uma nova onda de viagens compartilhadas. Aplicativos como o Via, uberPOOL e o Lyft Line já permitem que pessoas diferentes compartilhem o mesmo trajeto, reduzindo custos operacionais e tarifas individuais. A autonomia impulsionaria trajetos compartilhados ainda mais porque todas as corridas poderiam ser gerenciadas on-line. Em cidades, o potencial para compartilhar viagens é significativo, com base em análises realizadas por nosso Senseable City Lab, no MIT. Nova York, por exemplo, é eminentemente compartilhável. O projeto HubCab, do nosso laboratório, reuniu dados de 170 milhões de corridas de táxi que envolveram 13.500 táxis da cidade — mais especificamente, as coordenadas de GPS para todos os seus pontos de embarque e desembarque e os intervalos entre os dois. Em seguida, desenvolvemos um modelo

ficar viagens mais rápidas, menos engarrafamentos e impacto ambiental menor. SEM ESTACIONAR, SEM SEMÁFOROS

Carros autônomos não exigirão infraestrutura urbana adicional mas levarão a outras mudanças significativas. Considere a necessidade de estacionar. Nos EUA, a infraestrutura de estacionamentos cobre cerca de 20.720 quilômetros quadrados, área quase tão grande quanto a de Nova Jersey. Se mais veículos fossem compartilhados, necessitaríamos de bem menos lugares. Quais seriam as consequências? Com o tempo, vastas áreas de valiosas terras urbanas, hoje ocupadas por estacionamentos, poderiam ser reprojetadas e desenvolvidas para sustentar um novo espectro de funções sociais. O Park(ing) Day, evento anual realizado pela primeira vez em São Francisco, em 2005, oferece ideias preliminares. Todos os anos, o evento desafia artistas, projetistas e cidadãos a transformar vagas em espaços públicos

Vastas áreas urbanas poderiam ser reprojetadas e desenvolvidas para sustentar funções sociais. matemático para determinar o potencial efeito do compartilhamento aplicado a esses trajetos. O projeto introduziu o conceito de “redes compartilháveis”, possibilitando otimizar as oportunidades de compartilhar corridas. Nossos resultados revelaram como o compartilhamento de táxis poderia reduzir o número total de carros em 40%, com atrasos mínimos para os passageiros. Trabalhos mais aprofundados mostraram que lugares como São Francisco, Viena e Cingapura poderiam beneficiar-se de medidas similares. Combine o compartilhamento de carros e o de viagens, e uma cidade poderia funcionar perfeitamente bem com apenas 20% dos veículos hoje em uso, com seus moradores fazendo corridas por demanda. É claro que tais reduções são teóricas. Na vida real dependeriam de quão dispostas as pessoas estariam a compartilhar corridas, e adotar tecnologia autônoma. Mas qualquer decréscimo poderia reduzir os custos e a energia associados à construção e manutenção da infraestrutura de mobilidade. Menos carros também podem signi-

temporários. No passado, participantes estenderam placas de grama natural com terra nesses locais e dispuseram árvores e bancos ao longo das calçadas. Em uma escala muito maior e de forma permanente, estacionamentos vazios poderiam ser convertidos para oferecer amenidades públicas como playgrounds, cafés, pistas de corrida e ciclovias. Outros componentes visuais comuns das ruas de nossas cidades podem desaparecer. Pegue os semáforos, uma tecnologia de 150 anos, originalmente concebida para ajudar carruagens a evitar colisões. Veículos autônomos com sensores, capazes de se comunicar uns com os outros, precisarão de menos ajuda nos cruzamentos. Como resultado, intersecções baseadas em sequências de “janelas” , inspiradas nos sistemas de controle de tráfego aéreo, poderiam substituir os semáforos. Ao se aproximar de um cruzamento, um veículo contataria automaticamente um sistema de gerenciamento de tráfego para solicitar acesso. Então lhe seria atribuída uma janela para passar pela intersecção.

Cruzamentos baseados em janelas poderiam reduzir filas e tempo de espera, conforme demonstrou nosso projeto Light Traffic. Análises mostram que sistemas que atribuem janelas em tempo real poderiam permitir que o dobro de veículos atravesse uma intersecção na mesma quantidade de tempo usada por semáforos. Este arranjo pode ter grande impacto na rede viária de qualquer cidade. Os tempos de viagem e de espera cairiam; o consumo de combustível seria reduzido; e menos tráfego lento significaria menos poluição do ar. Como bônus, os cruzamentos baseados em janelas são suficientemente flexíveis para acomodar pedestres e bicicletas que compartilham a rua. Vale a pena notar que uma visão tão sedutora depende de mais do que apenas veículos autônomos e sistemas inteligentes de gerenciamento de tráfego. Ela também requer uma coordenação de mercado muito melhor. As empresas de compartilhamento de carros hoje têm plataformas que não se comunicam entre si. Clientes não conseguem comparar opções facilmente, e motoristas não podem se beneficiar de uma demanda agregada. A situação é parecida com a que reinava na indústria de viagens aéreas antes da internet. Agora, passageiros podem comparar alternativas de voos através de vários sistemas de distribuição global que seguem padrões estabelecidos pela Open-Travel Alliance (OTA), uma associação comercial sem fins lucrativos, e assim se beneficiam de maior transparência e concorrência. Em cidades, duas abordagens poderiam criar uma arquitetura de mobilidade semelhante. A primeira seria um esforço de baixo para cima, em que pequenos participantes começam a adotar padrões. Isto está começando a acontecer com uma colaboração entre a Lyft e a Didi Chuxing, na China; Ola, na Índia; e GrabTaxi no Sudeste Asiático. O segundo esforço seria de cima para baixo, liderado por um governo ou uma organização global, tal como o Consórcio World Wide Web (W3C, em inglês). Como os serviços de transporte já são intensamente regulamentados na maioria dos países, isso não seria exageradamente implausível. Qualquer uma das abordagens poderia criar uma plataforma incrivelmente poderosa e transparente para serviços de transporte e logística. POTENCIAIS ARMADILHAS

mento de viagens podem criar mudanças muito favoráveis no transporte urbano. Mas se a transição para a cidade sem motoristas não for gerenciada com cuidado, também pode levar a efeitos negativos. A primeira preocupação é a segurança. Todos sabemos como é quando um vírus invade um computador e o sistema falha, trava. E se um vírus fizer isso num carro? O hacking malicioso é difícil de combater com as ferramentas tradicionais, e é particularmente perigoso no caso de sistemas, tais como os de carros autônomos e que combinam o digital e o físico. Problemas adicionais podem surgir do que se poderia chamar a “vantagem competitiva injusta” da autonomia. O custo de viajar um quilômetro pode cair tanto que as pessoas abandonariam os transportes públicos em favor de carros autônomos. Isso, por sua vez, poderia levar a um aumento no número de veículos numa cidade, e com esse aumento, a engarrafamentos surreais. Além disso, manter carros em movimento todas as horas do dia e da noite, em vez de estacionados 96% do tempo, poderia aumentar a poluição. Carros autônomos podem gerar outra consequência involuntária: agravar a expansão urbana. Esta não seria a primeira vez que uma inovação tecnológica em mobilidade resultaria em tal efeito. Em seu livro As quatro vias, de 1941, Le Corbusier descreveu como isso se desenrolou nas primeiras décadas do século 20: “A ferrovia converteu as cidades em verdadeiros ímãs; elas se encheram e incharam sem controle, e o campo foi abandonado. Foi um desastre. Felizmente, o automóvel, através da organização das ruas, restabelecerá esta harmonia quebrada e iniciará o repovoamento da área rural”. No futuro, o que acontecerá se as pessoas, recém-capacitadas para ir e vir enquanto dormem ou trabalham, decidirem se mudar para fora da cidade, consumindo terras e expan-

dindo desordenadamente comunidades suburbanas insustentáveis? Outras ameaças merecem ser mencionadas. Multas, taxas de estacionamento, e impostos associados a carros, tais como registros de carros e motoristas, são uma substancial fonte de receita para todos os tipos de jurisdições locais e nacionais. O amplo uso de carros autônomos poderia eliminar esse fluxo crucial de dinheiro. Podemos imaginar o que aconteceria com a já desgastada infraestrutura americana se esse cenário se tornasse realidade. Talvez cidades possam compensar ao reprojetarem e readaptarem pátios de estacionamento sem uso e construírem novas infraestruturas que produzam receitas. Mas também devemos lembrar que milhões de motoristas que hoje trabalham em logística ou transporte urbano podem ficar desempregados em todo o mundo. Como escreveu Robin Chase: “Simplesmente eliminar os motoristas dos carros, e manter todo o resto relativo ao nosso sistema igual, será um desastre”. Como resultado, é imperativo que vejamos essas novas tecnologias com um olhar crítico — e que as norteemos rumo aos objetivos sociais que desejamos. Boas políticas poderiam ajudar a evitar os resultados negativos que descrevemos. Como foi o caso no século 20, muita coisa dependerá de um saudável ciclo de tentativa e erro. Ainda assim, se conseguirmos gerenciar a transição de uma maneira cuidadosa e ponderada, carros autônomos, que se dirigem sozinhos, poderiam nos ajudar a alcançar uma experiência urbana mais segura e agradável. Ao fazerem isso, eles poderiam, em última instância, melhorar justamente a missão original de nossas cidades, que remonta ao surgimento dos primeiros assentamentos humanos, há 10 mil anos — reunindo-nos, independentemente do tipo de veículos em que nos locomovemos.

PARA CONHECER MAIS

The upcycle: beyond sustainability—designing for abundance. William McDonough e Michael Braungart. North Point Press, 2013. Trash-to-Treasure: Turning Nonrecycled Waste into Low-Carbon Fuel. Alex C. Breckel, John R. Fyffe e Michael E. Webber em EARTH, vol. 57, nº 8, págs. 42–47; agosto de 2012. Para mais detalhes sobre o Parque 20|20 acesse: www.park2020.com/en Senseable City Lab, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts: http://senseable.mit.edu DE NOSSOS ARQUIVOS

Cidade eficiente. Mark Fischetti; edição nº 113, outubro de 2011

Veículos autônomos e compartilha-

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BIOLOGIA

Os humanos dançam só por lazer ou a dança ajudou nossos ancestrais a sobreviverem há milhares de anos? Thea Singer


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Thea Singer é uma jornalista de ciência de Boston com artigos publicados, entre outros, por The Washington Post, MIT Technology Review e Psychology Today. Ela também é autora de Stress Less (Hudson Street Press, 2010).

Nem todos conseguem se mover com a graça dessa dupla de especialistas, evidentemente. Mas todos nós sentimos vontade de dançar, o que tem atraído um número incontável de participantes em todas as culturas ao longo da história humana. Mas a dança é rara no reino animal. E, embora umas poucas outras espécies possam acompanhar um ritmo com o corpo, nenhuma exibe nada parecido com a complexidade da dança humana. Por que dançar é um traço humano tão comum e por que somos tão bons nisso? Nos últimos anos, cientistas começaram a identificar características do cérebro e do corpo que sustentam nossa excepcional habilidade. Algumas dessas características estão ligadas à linguagem e à locomoção ereta, dois traços

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que contribuíram significativamente para o sucesso da linhagem humana. Talvez, então, a dança seja um feliz acidente evolucionário, um subproduto da seleção natural para aqueles outros traços que ajudaram nossos ancestrais a prosperarem. Percepções da psicologia e da arqueologia apontam para outra possibilidade intrigante, no entanto: dançar, em si, teria evoluído como um traço adaptativo, traço que pode ter fortalecido os laços sociais humanos de forma a favorecer a sobrevivência. SINTA O RITMO

Decompondo seus elementos básicos, dançar é o ato de sentir e prever o andamento de um ritmo externo e acompanhar o som com movimentos rítmicos do corpo. Essas ações requerem uma grande dose de coordenação entre diferentes partes do cérebro. Na última década, pesquisadores no Canadá, EUA e Inglaterra começaram a identificar profundas redes de células nervosas no cérebro humano que agem coordenadamente para isolar o ritmo de sinais auditivos externos. Quando essas redes reconhe-

EM SÍNTESE

A dança desempenha um papel importante em todas as sociedades humanas conhecidas. Sua onipresença implica uma vantagem de sobrevivência ou é meramente um subproduto acidental de cérebros grandes e postura ereta? A habilidade de dançar depende de um processo


neurológico denominado entrainment, ou sincronização, pelo qual os neurônios motores que controlam os músculos se alinham com os sinais auditivos detectados pelos neurônios sensoriais. Até recentemente, os pesquisadores pressupunham que apenas os seres humanos possuíam a ha-

bilidade de sincronização. Mas colibris, papagaios e um leão-marinho da Califórnia também demonstraram esse talento. Novas investigações em uma série de disciplinas revelam que as origens da dança são complexas e podem nunca ser completamente entendidas.

PÁGS. ANTERIORES: JEREMY JACKSON Gallery Stock; NESTA PÁG.: ARIJIT SEN Getty Images (1); GETTY IMAGES (2)

O TANGO ARGENTINO é famoso por ser uma dança difícil, mas eletrizante. Basta ver uma apresentação dos dançarinos profissionais Mora Godoy e José Lugones para entender por quê. Seja dançando peito com peito 1 ou em ângulos oblíquos, Mora e José chicoteiam pelo piso, pernas zunindo como lâminas de um ventilador. Quando ela ergue uma perna dobrada à frente, ele responde com um passo rápido para trás. O par desliza com facilidade ao compasso de dois por quatro, combinando com perfeição cada respectivo giro de quadril e zapatazo, gancho de perna e cruzada de pé.

cem o padrão de base, elas preveem o andamento dos compassos seguintes, gerando um arranjo correspondente dentro do cérebro. O próximo passo é o que torna a dança possível. As partes do cérebro que controlam os músculos começam a ser acionadas em sincronia com as batidas previstas a partir das redes auditivas. (Essas chamadas áreas de planejamento motor do cérebro, de fato, entram em ação mesmo quando estamos parados e simplesmente detectamos um ritmo.) Essa junção de processamento auditivo com movimento físico rítmico está no centro de nossa capacidade de tocar uma batida com nossos dedos ou valsar pelo salão. Cientistas chamam a essa sincronização de “entrainment”. Salvo em casos de doenças, nós humanos chegamos ao entrainment naturalmente, e podemos manter o movimento rítmico por uma ampla variedade de compassos por longos períodos. “Nossas habilidades de sincronização são incrivelmente flexíveis”, afirma Aniruddh D. Patel, neurocientista da Universidade Tufts. “Nós podemos ficar sincronizados com um ritmo quer ele acelere ou

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dos na vocalização deu a Patel uma ideia de como a sincronização entre os nervos que processam o som e os que controlam músculos pode ter evoluído. Seu trabalho sugere que as mesmas inovações neurais que permitiram aos humanos aprender e produzir a linguagem falada também nos predispuseram a ser dançarinos. Na opinião de Patel, a capacidade de imitar sons abriu caminho para a sincronização previsível, flexível. Essa imitação demonstra o que pesquisadores chamam de “aprendizado vocal”, no qual um animal ouve atentamente um som, forma um modelo mental dele, alinha o controle motor de sua garganta, língua e boca com o do modelo e, então, produz o som modelado. Quando o animal ouve o resultado, ele percebe e corrige discrepâncias entre o som previsto e som real e tenta novamente. Patel sugere que a conjunção de processamento auditivo e motor exigida para imitar sons assentou as bases neurológicas para o processo posterior, mais complexo de sincronização auditivo-motora preditiva. Por que o aprendizado vocal evoluiu em certos animais? Alguns

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GETTY IMAGES (3); LINDA VARTOOGIAN Getty Images (4); CHRISTOPHER PILLITZ Getty Images (5)

RITMO MUNDIAL: Crianças exibem

desacelere em mais ou menos 30%.” Essa cientistas especulam que isso pode ter perdança clássica em Mumbai, Índia (1); capacidade em geral surge entre três e cinmitido que pássaros canoros dominassem dançarinos de break demonstram co anos de idade. complexas manifestações acústicas para se movimentos em Los Angeles (2); baiPor anos os cientistas acreditaram que anunciar a um par. Os papagaios são equilarinos mostram flexibilidade e graça apenas humanos tinham a habilidade de pados com um “crachá acústico — algo que do balé moderno (3); Balé Bolshoi se sincronizar seu comportamento físico com os caracteriza como membros de um grualinha perfeitamente (4); desfile de rua e dança festiva em Cuba (5). sons externos. Então, em 2009, começapo”, conta Patel. ram a surgir estudos mostrando que papaSe a hipótese de Patel, de que a imitação gaios, colibris e talvez pássaros canoros vocal é precondição necessária para a sinpossam – em escala limitada – acompanhar a música com seus cronização auditivo-motora, estiver correta, então os únicos animovimentos. Snowball, um cacatua macho famoso por balançar mais que seriam capazes de conseguir essa sincronia são aqueles a cabeça para cima e para baixo ao som dos Backstreet Boys, esta- que já são capazes de imitar sons. Até agora, os únicos animais va entre os pássaros estudados. E, em 2013, pesquisadores rela- conhecidos que imitam sons são humanos, colibris, papagaios, pástaram que uma fêmea de leão-marinho da Califórnia chamada saros canoros, baleias, alguns pinípedes (mamíferos aquáticos), eleRonan podia mover a cabeça seguindo uma série de compassos. fantes e alguns morcegos. Nossos mais próximos parentes vivos, Humanos porém são os únicos animais que podem produzir bonobos e chimpanzés, não são aprendizes vocais, e a maior paros movimentos intimamente coordenados exigidos para dançar te das evidências até agora sugerem que eles não praticam sincroem pares ou grupos. Pássaros capazes de sincronização movem- nização. Embora, em um estudo, um chimpanzé fêmea tenha apa-se de forma individual e intermitente ante a música, diz Patel. rentemente conseguido sincronizar suas batidas com um comMesmo quando diversos papagaios vivem juntos num abrigo, eles passo, ela não conseguiu manter o ritmo com outros compassos. não coordenam seus movimentos ou dançam uns com os outros,. Pesquisadores também descobriram um bonobo fêmea que parecia capaz de bater em um tambor no ritmo, mas eles alertam que JOGO DE IMITAÇÃO ela poderia estar observando o examinador em busca de sinais e Dança não é o único atributo humano que depende de entrain- não apenas respondendo ao que estava ouvindo. ment. Falar e cantar também exigem a habilidade de sincronizar Essas observações reforçam a ideia de que a imitação vocal seja sons com movimentos físicos — especificamente, de cordas vocais um precursor necessário para a sincronização. Mas elas não repree músculos na garganta. Rastrear os caminhos neurais envolvi- sentam uma certeza. Demonstrar sincronização em espécies não

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humanas não é fácil. Pense nos complexos duetos entre algumas espécies de pássaros. Eles se alternam no canto mantendo o andamento com precisão — prevendo quando o outro vai terminar — ou só reagem ao silêncio do parceiro? E como se pode testar isso? O maior problema para a hipótese de Patel, no entanto, é Ronan, o leão-marinho que balança a cabeça. Leões-marinhos não são considerados aprendizes vocais, embora sejam aparentados de morsas e focas, que o são. Mas, em 2013, pesquisadores da Universidade da Califórnia mostraram que Ronan podia mover a cabeça acompanhando compassos simples e, mais tarde, seguindo músicas mais complexas. Testes posteriores mostraram que ele podia manter corretamente o ritmo mesmo quando este acelerava ou desacelerava. Há várias maneiras para explicar a aparente habilidade de Ronan. Talvez se trate somente de um leão-marinho muito talentoso – a exceção que prova a regra. Ou talvez os leões-marinhos ainda possuam o maquinário neural para a imitação vocal e apenas não o utilizem mais.

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na. Mas isso difere de para quê os humanos evoluíram. “Nós evoluímos para andar e correr, lançar, escavar”, acrescenta Lieberman. A seleção natural para essas habilidades permitiu que nossos ancestrais — em particular o Homo erectus — aprimorassem suas habilidades de caça e coleta. “Há todos os tipos de adaptações fascinantes que, acreditamos, evoluíram para corrermos”, diz Lieberman. Os dedos dos pés dos humanos são muito mais curtos, por exemplo, do que os de nossos antepassados. Do ponto de vista biomecânico, isso é desnecessário para andar, mas torna o correr mais eficiente. Os três canais semicirculares do ouvido interno cresceram ao longo de milênios, permitindo que mantenhamos nosso equilíbrio quando movemos a cabeça, assim podemos correr com mais velocidade e agilidade. Essas adaptações também são úteis para a dança. Para Lieberman, a dança pode ser um resultado coincidente da evolução da corrida que se provou tão útil que conferiu sua própria vantagem seletiva adicional. “Não precisa ser uma coisa

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GEORGE F. MOBLEY National Geographic (6); GETTY IMAGES (7); DAN KITWOOD Getty Images (8)

ALCANCE GLOBAL: Dançarinos tri-

Também é possível, evidentemente, tudo ou nada”, diz ele. “Pode ser parcial. bais saltam em Uganda (6); adolesPode ser que a dança fosse ‘selecionada a que o feito de Ronan prove que a hipótecentes fazem pose nos EUA (7); danse de imitação vocal está errada. Patel e favor’, ou pode ser que dançar nunca tenha ça judaica de celebração em Londres outros sugeriram que uma forma de testar sido ‘selecionada a favor’, ou pode ser que (8); dançarino sufi gira em Istambul essa hipótese seria determinar se é possíalguns elementos da dança fossem ‘sele(9); intérpretes de gueixas exibem vel ensinar sincronização a cavalos — que cionados a favor’.” Ele faz uma pausa. “Tesleques no Japão (10); companhia de dança segue o ritmo em Cuba (11). não são aprendizes vocais nem aparentatar essas hipóteses, rapaz, isso é difícil.” dos deles. Cavalos “não deveriam ser capazes de acompanhar um ritmo específico, ESFORÇO DE GRUPO mas há amplas evidências empíricas de que eles conseguem”, afirA observação de dançarinos atuais oferece algumas fascinanma Mara Breen, que está testando a hipótese de Patel em cavalos. tes pistas sobre os tipos de vantagens que dançar deve ter confeSe for constatado que há arrastamento entre esses animais, então rido em nosso passado evolucionário. Uma notável característica talvez o processo não seja tão difícil, afinal, ou evoluiu em outras da dança humana é que nós tendemos a executá-la juntos. Quando sentimos e prevemos os movimentos uns dos outros há um dar e espécies por razões diferentes das dos humanos. receber físico e emocional entre indivíduos, sejam parceiros de tanUM PAPEL NA CORRIDA? go ou multidões da geração Y no embalo de Bruno Mars. Essa capaDiferentemente da dança de outras criaturas, a dança huma- cidade de grupo representa o que pode ser chamado de arrastana vai além do balanço da cabeça para incluir movimentos coor- mento social, e confere com o que Émile Durkheim, que ajudou a denados do torso e dos membros. Como a evolução de nossa inco- criar a sociologia, denominou “efervescência coletiva”, ou o sentimum postura ereta teria afetado nossa capacidade de dançar? do de ser parte de algo maior do que si mesmo. Esse tipo de coeUma ideia que ganhou atenção nos últimos anos é que a dan- são social pode ter sido valioso para atividades de sustentação da ça teria surgido de nossa capacidade de correr — ao contrário de vida como obter comida ou evitar predadores. apenas andar — sobre duas pernas. “Certamente tiramos vantaO antropólogo Edward Hagen, da Universidade do Estado de gem de sermos bípedes para dançarmos”, comenta o biólogo evo- Washington — Vancouver, leva a ideia um passo adiante. Ele sugelucionista Daniel E. Lieberman, da Universidade Harvard, que, re que música e dança podem ter evoluído como uma forma de os em 2004, foi coautor de um estudo de referência publicado em grupos avaliarem uns aos outros ao buscarem formar alianças que Nature sobre o papel da corrida de resistência na evolução huma- iam além dos elos do reino. A qualidade de um grupo dançando

em conjunto, por exemplo, poderia dar uma indicação do desempenho de seus membros como parte de uma coalizão maior. Uma coesão social maior também transmite benefícios fisiológicos. Um estudo de 2010 realizado por cientistas da Universidade Oxford mostra que a atividade física sincronizada orientada para um objetivo unificado — nesse caso, remar no barco do clube da universidade — eleva significativamente os limites de dor dos participantes na comparação com o treinamento solo. Os autores atribuíram o aumento à liberação de endorfinas, opioides naturais em áreas do cérebro associados com o humor. Robin I. M. Dunbar, antropólogo e psicólogo evolucionário em Oxford, argumenta que essas endorfinas fortalecem os laços sociais quando as pessoas se empenham em atividades musicais em grupo também. “Pode-se imaginar duas sociedades, uma que não dançava, outra que dançava. A que dançava teria laços sociais muito mais fortes”, diz o arqueólogo Clive Gamble, professor da Universidade de Southampton, na Inglaterra. Em uma situação competitiva

GURCAN OZTURK Getty Images (9); FRANK CARTER Getty Images (10); NIKA KRAMER Gallery Stock (11)

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entre as duas, a sociedade que dançava “teria uma vantagem evolucionária”, acrescenta ele. Dada a falta de evidência direta das origens da dança, cientistas em diversos campos se voltaram para o comportamento das poucas sociedades de caçadores-coletores que ainda existem em busca de pistas sobre nosso passado ancestral. Sua forma de vida provavelmente é o mais próximo que os antropólogos podem chegar de como eram as sociedades humanas antes da adoção disseminada da agricultura há 10 mil anos. A antropóloga evolucionista Camilla Power, da Universidade do Leste de Londres, estuda o povo hadza, do norte da Tanzânia, que tipicamente vive em “acampamentos” de 20 a 30 pessoas, nos quais homens e mulheres são socialmente iguais. Por gerações, a dança ligou emocionalmente os hadza a outros grupos, incluindo o povo bayaka, da África Central, e o povo San, do deserto do Kalahari, em “ficções partilhadas”. Participantes encenam iniciações, rituais de cura e relações de gênero, entre outras coisas, relata Camilla. Entre os hadza, rituais importantes de dança incluem simulação de “guerras dos sexos”, em que mulheres insultam homens e esses retribuem na mesma moeda. “É essa dinâmica que fundamenta o igualitarismo”, diz ela. Mulheres consolidam seu poder, mesmo desempenhando papéis masculinos, incitando os homens a caçar em troca de “carinhos” mais tarde. Há evidências indiretas de que danças em grandes grupos têm ocorrido por milhares de anos. Os chamados locais de agregação — grandes áreas bastante pisoteadas onde foram recuperados instrumentos musicais pré-históricos — fornecem indícios de que

essas atividades aconteceram entre povos do paleolítico superior. Entre eles está Isturitz, uma caverna nos Pireneus franceses, onde flautas de ossos de 35 mil a 20 mil anos atrás foram encontradas. “Fica claro por outras evidências arqueológicas que muitos grupos diferentes se reuniam nesses locais em certas época do ano”, diz o paleoantropólogo Iain Morley, autor do livro The prehistory of music: human evolution, archaeology, and the origins of musicality, de 2013. “Quando vemos esse tipo de atividade de grupo grande em sociedades de caçadores-coletores hoje, música e dança ocorrem.” Assim, acredita Morley, os ancestrais da humanidade provavelmente estão fazendo música e dançando há dezenas de milhares de anos — tempo suficiente para a evolução influenciar o resultado. Há algo inquestionável sobre essas mais elusivas formas de arte. Dançar está relacionado com comunicar-se, seja entre os próprios participantes ou entre os participantes e os observadores. Dançarinos estão, em essência, partilhando um mundo a sua própria invenção. Ao fazerem isso, eles também estão modifican-

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do seus cérebros. Clínicos e pesquisadores têm reconhecido os benefícios da dança para pessoas com distúrbios do movimento como mal de Parkinson. De fato, muitas pessoas que sofrem com os tremores, enrijecimento e dificuldades de iniciar movimentos que caracterizam o Parkinson podem, ao ter aulas de dança, recuperar parte de sua habilidade de sincronização. Como um benefício adicional, as aulas ajudam a formar laços sociais que podem ter sido desfeitos pela doença. As aulas de dança para pessoas com Parkinson não têm, evidentemente, o objetivo de descobrir a próxima Mora Godoy. Mas elas oferecem suas próprias transformações. A mais antiga das atividades humanas une corpo e mente de formas que estamos apenas começando a compreender.


Rhythmic entrainment: why humans want to, fireflies can’t help it, pet birds try, and sea lions have to be bribed. Margaret Wilson e Peter F. Cook em Psychonomic Bulletin & Review, vol. 23, nº 6, págs. 1647–1659; dezembro de 2016. The origins of human and avian auditory-motor entrainment. Adena Schachner em Nova Acta Leopoldina, vol. 111, nº 380, págs. 243–253; 2013. Musical rhythm, linguistic rhythm, and human evolution. Aniruddh D. Patel em Music Perception: An Interdisciplinary Journal, vol. 24, nº 1, págs. 99–104; September 2006. D E N OSSOS A RQU I VOS

A neurociência da dança. Steven Brown e Lawrence M. Parsons; agosto de 2008.

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D 82 Scientific American Brasil, Agosto 2017

MEDICINA

OPERAÇÃO:

DIABETES Cirurgia que encurta os intestinos elimina a doença; e novas evidências mostram que os intestinos – e não só a insulina – podem ser responsáveis pela enfermidade Francesco Rubino

Ilustração de Kotryna Zukauskaite

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Q

Clínico e cientista, Francesco Rubino é chefe do departamento de cirurgia bariátrica e metabólica do King’s College, de Londres, e cirurgião do Hospital King’s College. Ele é membro remunerado dos conselhos consultivos científicos da GI Dynamics e da Fractyl, companhias que desenvolvem tratamentos intestinais para diabetes, e é consultor das fabricantes de dispositivos médicos Ethicon e Medtronic.

UANDO COMECEI MINHA FORMAÇÃO COMO CIRURGIÃO, HÁ CERCA DE, DUAS décadas, eu estava ansioso para tratar tumores, pedras na vesícula, hérnias e todas as outras condições ao alcance de um bisturi. A cirurgia me parecia uma solução direta para alguns problemas graves.

O diabetes tipo 2 não era um deles. Operações focam uma dada parte do corpo, e os médicos sabiam que o diabetes causa danos a múltiplos órgãos e envolve uma falha no uso eficiente de um hormônio que regula a glicose no sangue, a insulina. Claramente, não era algo a ser facilmente seccionado ou retirado. Mas, em uma tarde do verão de 1999, minha visão sobre o diabetes e a minha carreira se transformaram radicalmente. Eu tinha acabado de mudar da Itália para Nova York para iniciar o programa de uma bolsa sobre cirurgia minimamente invasiva na agora chamada Escola de Medicina Icahn no Monte Sinai. Eu estava na biblioteca lendo sobre uma operação conhecida como derivação biliopancreática quando vi algo estranho. A intervenção é destinada a pessoas severamente obesas. Ela as faz perder peso ao encurtar a rota que o alimento segue pelos intestinos, evitando seções que absorvem nutrientes. Muitos pacientes sofriam de diabetes tipo 2, que acompanha a obesidade. O que me surpreendeu, porém, foi que um mês após a cirurgia essas pessoas apresentavam níveis de açúcar no sangue totalmente normais. Elas sequer haviam perdido muito peso, se alimentavam sem restrições de calorias ou açúcar e não tomavam nenhuma medicação para diabetes. Mesmo assim, muitas seguiram sem diabetes por anos. Era impressionante. Como uma operação podia resolver problemas de açúcar no sangue em uma doença que, todos os livros-texto diziam, é crônica, progressiva e irreversível? O diabetes pode ser administrável, mas não se espera que desapareça. Em busca de uma explicação, lembrei que o intestino delgado produz hormônios que estimulam o pâncreas a produzir insulina extra. A mudança cirúrgica na anatomia poderia afetar esses hormônios de algum modo que restaurasse o metabolismo normal da glicose? Ou o intestino abriga outros mecanismos da doença que a cirurgia poderia corrigir? Se sim, a cirurgia poderia ser usada para tratar o diabetes, e saber como a intervenção produzia esse efeito poderia

também dar pistas sobre a causa fugidia do diabetes. Na época, no fim dos anos 1990, tínhamos acabado de saber que o mundo vivia uma epidemia da doença que segue até hoje. As mais recentes estimativas da Federação Internacional de Diabetes e da Organização Mundial da Saúde sugerem que pelo menos 415 milhões de pessoas no mundo têm o mal, e o número deve chegar a 650 milhões até 2040 (90% têm diabetes tipo 2, as demais têm o tipo 1, quando o pâncreas não produz insulina suficiente). Descobrir a causa e a cura pode salvar milhões de vidas. Após uma noite insone, animado pelas possibilidades, levei a ideia pela manhã ao meu supervisor, Michel Gagner. Ele achou que eu estava a caminho de algo importante. Juntos, pedimos à direção de nossa escola de medicina a realização de um teste clínico em humanos para ver se a cirurgia poderia ter efeitos melhores sobre o diabetes do que as terapias convencionais, mesmo em pessoas que não são severamente obesas. Nossa proposta foi rejeitada, não só naquele momento como reiteradamente nos meses seguintes. A rejeição foi desalentadora, mas talvez não surpreendente. O diabetes vem sendo tratado há séculos com dietas, pílulas e injeções. Como a causa presumida é alguma disfunção nas células produtoras de insulina no pâncreas e na forma como o corpo lida com esse hormônio, operar pessoas e cortar parte do intestino como remédio deve ter soado como uma heresia e um risco insensato. Duas décadas depois, a heresia começa a se tornar o senso comum. Há agora dezenas de estudos com animais e pelo menos 12 testes clínicos controlados, randomizados, envolvendo centenas de pessoas que exploraram a cirurgia desenvolvida originalmente para redução de peso como tratamento para o diabetes tipo 2. Todos mostraram que reduzir a superfície do trato gastrointestinal gera um efeito mais forte sobre o diabetes que qualquer outra terapia. E não é só resultado da perda de peso. Em muitos pacientes, os níveis de açúcar no sangue voltam aos níveis

EM SÍNTESE

Quarenta e cinco organizações médicas agora recomendam operações originalmente destinadas à redução de peso como opções de tratamento padrão para diabetes tipo 2.


Diversos testes clínicos mostram que a cirurgia controla o diabetes de forma melhor, mais rápida e por períodos mais longos que medicamentos e mudanças na dieta.

Resultados cirúrgicos ligam o diabetes aos intestinos. A operação pode funcionar porque altera hormônios, ácidos biliares e bactérias dos intestinos ou remove uma causa da doença.

Cortando o diabetes

Circuitos neurais Os intestinos têm ramos de nervos, como o nervo vago, que enviam sinais do e para o cérebro. Esses circuitos neurais alertam o cérebro quando os intestinos detectam a passagem de nutrientes. O cérebro então sinaliza ao fígado para suprimir a produção de glicose. Essa resposta melhora após operações de by-pass gastrointestinal.

Glicose

Cirurgia de redução de peso, que muda a anatomia do trato gastrointestinal, se mostrou um tratamento poderoso para o diabetes tipo 2 e é agora recomendada por mais de 40 associações médicas. Pesquisadores começaram a identificar os mecanismos pelos quais uma operação pode melhorar o controle da glicose no sangue.

Tempo

Microrganismos dos intestinos

Antes da cirurgia Uma intervenção comum, chamada by-pass gástrico em Y de Roux, encurta o intestino grosso onde o alimento se mistura aos sucos digestivos. Isso não só reduz as calorias absorvidas como limita a estimulação de células intestinais pela passagem de nutrientes.

A comunidade microbiana dos intestinos influencia a eficiência na captação de energia de uma pessoa. Ao alterar as características do conteúdo intestinal, as operações mudam a população de micróbios. Essas modificações podem resultar em taxas metabólicas mais altas e melhor controle da glicose.

Após a cirurgia

Caminho do alimento Fígado

Ácidos biliares

Estômago dividido Novo segmento do intestino para transporte de alimento

Vesícula Caminho da bile Duodeno cortado e rearranjado, formando dois caminhos distintos para bile e alimento

Ácidos biliares do fígado e da vesícula fluem para a parte superior do intestino delgado. Eles também circulam no sangue como hormônios, regulando o metabolismo das células. A cirurgia aumenta os ácidos biliares em circulação e torna órgãos mais sensíveis à insulina.

Antes da cirurgia Após a cirurgia

Glicose Ácidos biliares

Hormônios dos intestinos O intestino delgado contém células que liberam hormônios na corrente sanguínea quando nutrientes os estimulam. Esses hormônios podem desencadear atividade no fígado, pâncreas e outros órgãos que afeta os níveis de açúcar no sangue. Operações de by-pass gástrico encurtam alguns segmentos intestinais, mudando assim a quantidade de hormônios liberados.

Pâncreas

Intestino grosso

Sinal químico

Transporte de glicose

Intestino delgado Glicose Alimento digerido se mistura com bile a meio caminho do intestino delgado

Sódio Molécula de transporte Vaso sanguíneo

normais em semanas, muito antes de os níveis de gordura ou os quilos começarem a baixar. Em geral, cerca de 50% dos pacientes ficam livres do diabetes após a cirurgia, e alguns permanecem assim por anos. Os demais mostram melhora significativa no controle do açúcar no sangue e podem reduzir sua dependência de insulina ou outras medicações. As evidências são tão fortes que, em 2016, 45 associações médicas endossaram a cirurgia gastrointestinal como opção de tratamento padrão para diabetes mesmo para pacientes moderadamente obesos. E o conhecimento sobre os mecanismos pelos quais a cirurgia afeta o metabolismo da glicose inspira abordagens não cirúrgicas que têm o intestino delgado como alvo.

Ilustração de Mesa Schumacher

Durante a digestão, a glicose retirada de partículas de alimento nos intestinos passa pelo seu revestimento para a corrente sanguínea. O processo depende do transporte por moléculas que precisam de sódio para funcionar adequadamente. Na cirurgia, uma fonte primária de sódio, a bile, é desviada dali. Isso dificulta o transporte pelas moléculas, baixando os picos de glicemia após as refeições.

REUNINDO EVIDÊNCIAS

Nas semanas seguintes à minha surpreendente descoberta na biblioteca, enquanto nossas propostas para testar a cirurgia em humanos com diabetes eram rejeitadas, eu me aprofundei na literatura médica em busca de evidências que pudessem reforçar minha posição. Descobri que médicos vinham observando efeitos positivos sobre o diabetes após a cirurgia do trato gastrointestinal por quase um século. Em 1925, um artigo em Lancet descrevia o desaparecimento quase da noite para o dia do excesso de açúcar na urina, um sintoma do diabetes, após uma operação gastrointestinal para tratar uma úlcera gástrica. Depois que a cirurgia gastrointestinal se tornou um tratamen-

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to para obesidade severa em meados dos anos 1950, observações semelhantes se tornaram mais comuns. Durante as décadas de 1980 e 1990, muitos relatos citaram os efeitos antidiabéticos desse tipo de cirurgias, incluindo um estudo pioneiro do cirurgião Walter Pories, da Universidade da Carolina do Leste, e seus colegas que envolveu mais de 120 pacientes e foi inequivocamente intitulado “Quem pensaria nisso? Uma operação se prova a mais eficaz terapia para diabetes melito no adulto.” Apesar dessas observações tão convincentes, a cirurgia não era considerada como uma terapia séria para o diabetes em si. Um grande obstáculo era que, para muitos médicos, parecia mais provável que a perda de peso no pós-operatório, mais do que a operação, causava os efeitos positivos. Superar esse debate se tornou importante depois que Gagner e eu não pudemos iniciar os estudos clínicos. Voltei-me para os roedores para investigar se a alteração cirúrgica no trato gastrointestinal poderia influenciar o metabolismo da glicose, independentemente da mudança no peso. Eu havia me mudado para o Instituto Europeu de Videocirurgia em Estrasburgo. Ali, meus colegas e eu pegamos camundongos magros com diabetes tipo 2 e aplicamos um by-pass duodeno-jejunal, uma operação experimental para encurtar o trato intestinal, mantendo o tamanho do estômago (A ideia é evitar impedimen-

vesícula ou histerectomia, que são, em geral, consideradas de baixo risco. Diversas análises econômicas sugerem que o custo da cirurgia (cerca de US$ 20 mil a US$ 25 mil nos EUA) pode ser compensado em dois a três anos pela redução nos gastos com medicação e cuidados com o diabetes. O INTESTINO COMO UM PONTO DOCE

Por que a cirurgia funciona tão bem? Ninguém tem certeza, mas o trato gastrointestinal aparece com um papel-chave tanto no metabolismo normal da glicose como nas disfunções associadas ao diabetes. Há pelo menos cinco meios de os intestinos exercerem influência: por meio de hormônios, ácidos biliares, moléculas que retiram glicose dos intestinos, microrganismos que vivem nos intestinos e circuitos neurais. O revestimento do trato gastrointestinal tem células especializadas que respondem aos nutrientes e outros estímulos liberando hormônios, que estimulam então a secreção de insulina do pâncreas ou afetam as sensações de fome ou saciedade. Mudanças na anatomia do trato gastrointestinal via cirurgia limitam o tempo que o alimento leva para passar por essas células, reduzindo o contato e a estimulação em alguns segmentos do trato. Isso também significa que há mais alimento disponível nos segmentos seguintes. O resultado é aumento nos níveis de alguns hormônios e redução na secreção de outros. Estudos refinados em humanos por David Cummings, da Universidade de Washington, mostraram que operações de by-pass gástrico inibiram os níveis de grelina em circulação, um hormônio indutor da fome que também parece regular como determinadas células absorvem glicose. Carel W. le Roux, agora no University College Dublin, e outros demonstraram que uma operação de redução dos intestinos chamada by-pass gástrico em Y de Roux e procedimentos semelhantes elevam os níveis de outros hormônios, chamados incretinas, que aumentam a produção de insulina. Ácidos biliares, outro tipo de moléculas que regula como o corpo usa energia, também são afetados por cirurgias gastrointestinais para perda de peso. Conhecidos por seu papel na digestão de alimentos, os ácidos biliares também entram na corrente sanguínea e sinalizam as células receptoras em vários órgãos e tecidos. Esses sinais levam as células a aumentarem seu uso de lipídios e glicose. A cirurgia gástrica pode elevar os níveis de ácidos biliares em circulação, o que ajuda células a retirarem glicose do sangue. Estudos também mostram que os ácidos biliares podem evitar que células do sistema imunológico chamadas macrófagos se acumulem no tecido adiposo. Menos macrófagos reduzem a inflamação e a resistência à insulina, que são marcas da obesidade e do diabetes tipo 2. A cirurgia também pode afetar outro mecanismo que contribui para o diabetes: moléculas de transporte de glicose. Na digestão, partículas de alimentos são quebradas nos intestinos e a glicose é extraída. A glicose passa pelo revestimento intestinal para a corrente sanguínea com a ajuda dessas moléculas transportadoras. As moléculas precisam de elevadas concentrações de sódio para funcionar adequadamente. Mas, em alguns tipos de cirurgia gástrica, os segmentos do intestino que transportam alimentos

Um total de 89% dos pacientes com diabetes submetidos à cirurgia não tomavam insulina cinco anos após a operação. tos mecânicos para a ingestão de alimentos.) Após a cirurgia, nossos camundongos mostraram melhoras no metabolismo de glicose com ou sem mudanças na ingestão de alimentos ou peso corporal. Outros investigadores corroboraram essa descoberta aplicando by-pass duodeno-jejunal e outros procedimentos em diferentes modelos de animais. Então, no início deste século, eles demonstraram isso em pessoas. Na última década, pelo menos uma dúzia de testes clínicos randomizados foram realizados e todos mostraram resultados semelhantes. Num dos estudos, Geltrude Mingrone, da Universidade Católica de Roma, junto comigo e outros colegas, demonstrou que, cinco anos após a cirurgia em 38 pacientes, mais de 80% estavam em remissão completa da doença ou eram capazes de manter bom controle dos níveis de açúcar no sangue com pequenas doses de medicações ou só com dieta e exercícios. Dados de outro teste com 96 pacientes cirúrgicos conduzido por Philip Schauer e seus colegas da Clínica Cleveland mostraram que, embora cerca de 45% precisassem de insulina antes da operação, um total de 89% não tomava mais o medicamento cinco anos após a cirurgia. A intervenção também pode reduzir complicações da doença como ataque cardíaco, AVC e mortalidade relacionada ao diabetes mais que os tratamentos padrão, segundo o amplo estudo Sujeitos Obesos Suecos. A segurança desses procedimentos é boa na comparação com outras operações comumente realizadas, incluindo cirurgia de


são redirecionados para se desviarem de suas fontes primárias de sódio — os sucos pancreático e digestivo. Sem sódio, a atividade das moléculas transportadoras de glicose é significativamente desacelerada, o que, por sua vez, melhora o controle da glicose no sangue ao reduzir picos de glicose após uma refeição. Microrganismos nos intestinos também podem desempenhar um papel. O trato gastrointestinal abriga trilhões de micróbios. Alguns ajudam o corpo a extrair energia do sangue e produzem químicas que reduzem inflamação e resistência à insulina. Como a cirurgia altera a acidez dos intestinos assim como a quantidade e a composição química de nutrientes dentro dos intestinos, isso pode mudar a população local de microrganismos. Lee Kaplan, da Faculdade de Medicina da Universidade Harvard, e seus colegas mostraram que isso afeta o metabolismo. Eles começaram submetendo um grupo de camundongos a operações de by-pass gástrico. Semanas depois, os pesquisadores transplantaram as populações de bactérias dos intestinos desses camundongos para animais não operados cuja bactéria nativa havia sido erradicada. Esse segundo grupo foi colocado em uma dieta rica em gorduras. Eles ganharam pouco peso e melhoraram muito seu metabolismo quando comparados com os roedores que receberam transplantes de bactérias de camundongos que não foram submetidos à cirurgia. Outro efeito ocorre nos circuitos neurais que influenciam o metabolismo. Um circuito, por exemplo, passa entre os intestinos e o cérebro ao longo do nervo vago. Ele permite ao intestino delgado detectar diminutas quantidades de nutrientes ingeridos e informa ao cérebro que, por sua vez, inibe a produção de glicose no fígado e, assim, reduz os níveis de glicose no sangue. Experimentos com roedores feitos por Tony Lam, da Universidade de Toronto, e colegas mostraram que a cirurgia gastrointestinal de by-pass aumenta a atividade desses mecanismos de detecção de nutrientes. Por fim, é possível que a cirurgia possa remover algum mecanismo ativo de bloqueio de insulina dentro dos intestinos que poderia causar diabetes. A teoria para isso começa com os hormônios estimuladores de insulina, de nome incretinas. Eles precisam de um contrapeso. Sem controle, incretinas inundariam o corpo com insulina após cada refeição. Todas as pessoas sofreriam com níveis baixos de açúcar no sangue (hipoglicemia) após se alimentarem, já que a onda de insulina eliminaria a glicose da corrente sanguínea. Como as pessoas não costumam entrar em coma por baixa glicose após comerem, algo deve bloquear a ação das incretinas. Mas, se os mecanismos de contraposição se tornassem muito exagerados, suprimiriam, de fato, a resposta do corpo à insulina — em outras palavras, poderiam causar diabetes tipo 2. Essas substâncias, que eu chamo de “anti-incretinas”, não foram conclusivamente identificadas, mas começam a surgir suspeitos. Hormônios intestinais como somatostatina-28 e galanina reduzem a secreção de insulina em roedores. E há mais. Em 2013, Mingrone e colegas cultivaram uma faixa de proteínas não identificadas de um segmento do trato gastrointestinal em ratos diabéticos. Quando as proteínas foram injetadas em camundongos não diabéticos, desencadearam resistência severa à insulina (as proteínas fizeram a mesma coisa quando injetadas em células normais de músculo humano que foram desenvolvidas em laboratório). Acredito que a cirurgia de by-pass gástrico possa reduzir a quantidade ou a disponibilidade dessas anti-incretinas bloqueadoras de insulina e, assim, restabelecer o equilíbrio metabólico normal ao corpo. Seja qual for o mecanismo exato, esta e outras constatações

sinalizam uma origem gastrointestinal da doença. Mecanismos intestinais disfuncionais suscitados por alimentos podem também explicar como aumentos globais nos alimentos ricos em carboidratos e gordura nos últimos anos, e com o crescimento da oferta de comida em muitos países, podem causar uma doença epidêmica. DISPOSITIVOS ANTIDIABÉTICOS

Embora possa ser um remédio poderoso, a cirurgia nunca será uma solução de massa para um problema disseminado. Ela exige hospitais, pessoal altamente treinado e um grau de risco que acompanha o uso de um bisturi em qualquer paciente. Nós precisamos de remédios menos invasivos. Pelo menos um já pode estar disponível: uma pequena manga que pode ser inserida nos intestinos pela garganta e estômago. A ideia é cobrir o duodeno, a parte do trato gastrointestinal logo abaixo do estômago. É ali que os sucos biliar e pancreático se misturam com alimento parcialmente digerido, alterando as características químicas de tudo o que descerá para os intestinos. Portanto, esse ponto-chave pode influenciar o fluxo abaixo no trato gastrointestinal e a maior parte dos mecanismos de controle de glicose que eu descrevi. Em uma série de experimentos, eu e as pessoas que trabalham comigo “vedamos” o duodeno de camundongos diabéticos inserindo um tubo de silicone flexível que deixa o fluxo de nutrientes passar direto por esta seção. As partículas de alimentos não tocaram as células de revestimento duodenal ou se misturaram com bile. O controle de glicose no sangue melhorou acentuadamente. Mas nós então fizemos buracos no tubo, permitindo que os nutrientes vazassem. Essa modificação sabotou os efeitos antidiabéticos. Mangas de plástico flexível que blindam o duodeno em humanos já existem. Foram criadas para simular os efeitos de um by-pass gástrico sem cirurgia, e aprovadas para uso clínico na Europa e América do Sul. Pacientes que se submeteram ao procedimento sentiram melhora acentuada nos sintomas diabéticos. Há também uma abordagem nova, já em testes com humanos, na qual os médicos introduzem um dispositivo com um balão na ponta pela garganta até o duodeno. O balão é preenchido com água quente para “queimar” algumas células que costumam reagir aos nutrientes. Testes iniciais tiveram resultados promissores para diabetes tipo 2 e estão sendo feitas pesquisas para confirmar a durabilidade de longo prazo do efeito. Essa não é a primeira vez na medicina que a cirurgia assentou as bases para outros tipos de tratamentos. Não é a primeira vez nem mesmo com o diabetes. Em 1889, Oskar Minkowski criou diabetes em cães ao remover o pâncreas, e seu trabalho forneceu pistas fundamentais que levaram Frederick Banting e Charles Best a descobrir a insulina em 1921. Quase um século depois, o sucesso de operações aponta para o trato gastrointestinal como um alvo para outras abordagens inovadoras na terapia para o diabetes, abordagens que, espero, vão ajudar pacientes tanto ou ainda mais que injeções de insulina.


Time to think differently about Diabetes. Francesco Rubino em Nature, vol. 533, págs. 459–461; 26 de maio de 2016. Mechanisms underlying weight loss after bariatric surgery. Alexander D. Miras e Carel W. le Roux em Nature Reviews of Gastroenterology and Hepatology, vol. 10, nº 10, págs. 575–584; outubro de 2013.

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DESAFIO NA ANTÁRTICA

NEVE

Pesquisas brasileiras no continente gelado permitem conhecer a história do planeta e até acompanhar as variações climáticas em nosso país. Mas, apesar dos bons resultados até aqui, o futuro é incerto devido à carência de verbas Martha San Juan França Fotografia de Luiz Henrique Rosa

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Martha San Juan França é jornalista e doutora em História da Ciência. É autora do livro Células-tronco: esses ‘milagres’ merecem fé, e co autora do livro Formação & Informação Científica: Jornalismo para Iniciados e Leigos.

E

M 25 DE FEVEREIRO DE 2012, UM INCÊNDIO NA ILHA REI GEORGE DESTRUIU QUASE inteiramente a estação brasileira na Antártica, levou parte da história de 33 anos do país na região e matou dois militares. A tragédia abalou o programa de estudos, mas não paralisou as pesquisas no continente. “O maior prejuízo foi na análise da continuidade do material e mais ainda no aspecto político e psicológico”, resume o glaciologista Jefferson Simões, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e vice-presidente do Scientific Committee on Antarctic Research (SCAR), organização internacional que coordena a pesquisa científica no continente. Depois de passar por uma fase de participação exploratória da ciência e de reconhecimento do ambiente, a partir da década de 1990, o Brasil começou a formar pesquisadores e a participar de projetos colaborativos na Antártica, como parte do grupo de países signatários do Tratado da Antártica, que hoje conta com 48 integrantes. Nos últimos anos, o Brasil passou a dispor de uma massa crítica considerável formada por doutores e pós-doutores que se estabeleceram em vários grupos com altíssima produtividade.

Os trabalhos em andamento incluem investigações sobre a poluição atmosférica causada pelas atividades humanas, o impacto dessa poluição sobre as espécies animais, a descoberta de novos microrganismos no continente gelado e os efeitos das mudanças climáticas na Antártica sobre o clima do sul do Brasil, entre muitos outros tópicos. Um novo plano de orientação à pesquisa na região recomenda que, nos próximos anos, amplie-se o foco sobre temas que possam afetar diretamente o Brasil. Mas, embo-

começaram as obras da nova estação, que está sendo construída pela empresa chinesa Ceiec (Corporação Chinesa de Importações e Exportações Eletrônicas), vencedora da licitação internacional, ao custo de US$ 99,6 milhões, financiados pela Marinha do Brasil e Ministério da Defesa. Quando em funcionamento, a estação manterá equipamentos de sondagem e rádio voltados para o estudo das perturbações da alta atmosfera e seu papel nas variações climáticas terrestres; medições da radiação ultravioleta solar, tendo em vista o buraco na camada de ozônio; e coleta de dados meteorológicos para o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). A Marinha continuará sendo responsável pela manutenção e operação da estação durante todo o ano, além de coordenar todas as atividades logísticas necessárias para a realização das pesquisas no continente, a manutenção dos navios e o apoio prestado pela Força Aérea Brasileira (FAB) para o transporte de pesquisadores, equipamentos e mantimentos. “Tínhamos uma estação de país iniciante no continente, que foi agregando ciência passo a passo. Foi tudo feito de maneira esporádica e circunstancial; agora vamos para uma estação planejada, atendendo à pesquisa”, diz o glaciologista Jefferson Simões. “Mas o programa antártico é muito mais do que a estação. Esta-

Tínhamos uma estação de país iniciante. A nova será planejada para atender à pesquisa ra a construção de uma nova estação já esteja em marcha, os estudos estão sofrendo com uma expressiva escassez de financiamento, que pode levar à interrupção de muitos projetos. O incêndio não paralisou as atividades do Programa Antártico Brasileiro (Proantar) de 2012 para cá. A prioridade tem sido o desmonte da velha estação e as atividades embarcadas nos navios da Marinha, o Almirante Maximiano e o Ary Rongel. E já


N O VA B A S E

Feita na China Quando ficar pronta — a expectativa é que isso ocorra em março de 2018 — a nova estação Comandante Ferraz se elevará no mesmo local da antiga, na Península Keller, ilha Rei George, arquipélago das Shetland do Sul. É muito melhor do que a antiga, dizem os pesquisadores. Enquanto a pioneira Comandante Ferraz, de 1984, era um aglomerado de contêineres interconectados, a nova base já foi comparada jocosamente a um hotel de luxo, com o projeto arquitetônico baseado nas demandas técnicas apresentadas pela comunidade científica. A estação de 4.500 metros quadrados contará com dois blocos. O bloco superior abrigará camarotes para 64 pessoas — até 50 pesquisadores no verão antártico e os militares da Marinha, que permanecem na Antártica o ano todo. Nele também ficarão áreas de serviço como cozinha e refeitório. Na parte de baixo, ficarão 14 laboratórios (há outros três módulos externos para pesquisas), áreas

de convivência, biblioteca e local para uso compartilhado de computadores. Além de uma área dedicada à operação e manutenção da base. O MCTIC repôs os equipamentos perdidos no incêndio e fez dos laboratórios, voltados para pesquisas biológicas, além de geológicas e de contaminação ambiental, o carro-chefe da estação. “Teremos um espaço para processamento de amostras de microbiologia e de biologia molecular para todas as áreas, o que vai possibilitar a análise mais rápida do material coletado”, comemora a bióloga Vivian Pellizari, do Instituto Oceanográfico da USP, coordenadora da Rede MicroPolar, que estuda a diversidade microbiana e seus processos no ambiente antártico. A ideia é que, além de atender algumas áreas específicas da ciência, os laboratórios possam servir a pesquisadores que precisam processar amostras coletadas em outras regiões antárticas. Localização: Ilha Rei George

3 Instalação da estrutura da cobertura e do revestimento

O jogo de armar

1 Montagem das treliças que formam a grelha de piso 4 Conclusão com a instalação das placas que envolvem o edifício

2 Acabamento do piso e posicionamento dos módulos de madeira

mos ampliando cada vez mais nossa área geográfica de atuação. Hoje, a maior parte das pesquisas é feita em outras plataformas, principalmente no navio polar Almirante Maximiano e depois em acampamentos ou no módulo Criosfera 1”, ressalta. É no módulo Criosfera 1, a mais de 2,5 mil quilômetros ao sul da Estação Comandante Ferraz, que Simões desenvolve sua pesquisa com os chamados testemunhos de gelo e trabalha em colaboração com a

©Imagens Estudio1

Universidade do Maine. “Este é o melhor arquivo da história climática e da química atmosférica que existe no planeta.” MUITO ALÉM DA ESTAÇÃO

A Antártica tem 12,6 milhões de quilômetros quadrados quase totalmente recobertos de gelo. É rodeada pelo Oceano Austral, as águas geladas que se formam no encontro do Atlântico, do Pací-

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fico e do Índico. Oceano e continente somam mais de 50 milhões de quilômetros quadrados, o que representa 10% da superfície do planeta. A estação brasileira, localizada ao norte da Península Antártica, está na ponta oeste desse bloco, onde a temperatura gira em torno dos 20C no verão, bem mais quente que o interior do continente. A região é considerada a mais sensível às variações climáticas, devido a sua posição geográfica, no limite da extensão do gelo marinho. Não por coincidência, a ilha possui nove estações permanentes, ou seja, quase um quarto de todas as bases antárticas. Em 2014 foi lançado o plano de ação Ciência Antártica para o Brasil. Tendo como horizonte o período até 2022, o plano define, do ponto de vista estratégico e da sustentabilidade, o que se busca na pesquisa antártica. O texto recomenda ações voltadas para questões que poderiam afetar o Brasil, como a variabilidade climática, o papel da Antártica nas correntes oceânicas que chegam à costa da América do Sul e as alterações da biodiversidade marinha. Simões, que foi o relator do documento, diz que o plano parte do princípio de que as regiões polares são tão importantes quanto os trópicos para a manutenção do sistema ambiental, especialmente para o clima mundial, devido à circulação geral da atmosfera e dos oceanos. Ressalta que o monitoramento ambiental da Antártica é de extrema importância para a humanidade, e frisa que os ecossistemas locais estão sofrendo intensamente com o aquecimento da Terra. O plano de ação Ciência Antártica para o Brasil envolve pesquisas em vários locais, não só na ilha Rei George. Para isso, em 2012, foi instalado no continente o módulo Criosfera 1, posto latino-americano mais próximo do Polo Sul geográfico, onde são coletadas amostras de neve e gelo para avaliar impactos da ação humana sobre a atmosfera. Os chamados “testemunhos de gelo”, segundo Simões, registram no manto de gelo polar a evolução do impacto ambiental natural ou provocado pelo homem. DE CARONA POR CAUSA DA CRISE

Simões conta que já tem pronta uma nova plataforma científica, o Criosfera 2, que seria alocada a cerca de 520 quilômetros do módulo Criosfera 1, ainda não instalada devido a restrições orçamentárias no MCTIC, que estão afetando todas as pesquisas na Antártica. “Em 2016, foram liberados apenas R$ 700 mil para o programa antártico”, diz Simões. “Não é suficiente para o volume de projetos que temos lá. Estamos desde 2013 demandando R$ 20 milhões divididos em três anos.” Ou seja, há o risco de que, quando a nova estrutura estiver operacional, ela permaneça pouco ocupada, devido à carência de pesquisadores com financiamento para ir a campo. Professor do Instituto de Biofísica da UFRJ e coordenador do projeto Pinguins e Skuas, o biofísico João Paulo Machado Torres estava na estação Comandante Ferraz quando ela pegou fogo. Apesar de perder parte do material que havia coletado, seu projeto sobre os efeitos da poluição ambiental, principalmente metais pesados e poluentes orgânicos persistentes, em aves e mamíferos aquáticos, se manteve. “Pegamos carona em expedições chilenas e argentinas, a cooperação na Antártica é muito importante”, afirmou. “E continuamos correndo atrás de verba não só dentro do programa mas em editais paralelos para driblar a crise financeira por que passa a ciência brasileira.” Andrei Polejack, do MCTIC, diz que o momento econômico atual do país em 2016 e neste ano é complicado, com os inves-


timentos para pesquisa freados. Mas o Proantar tem a seu favor uma história de sucesso que engloba 260 pesquisadores de 13 universidades, e acaba congregando esforços de várias fontes. “A Câmara dos Deputados e o Senado criaram uma frente parlamentar de apoio ao programa que tem nos ajudado bastante. Graças a ela, conseguimos recursos da ordem de R$ 15 milhões para três anos e devemos abrir um novo edital” , diz. O programa conta ainda com dois Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT da Criosfera e INCT Antártica de Pesquisas Ambientais), centros de pesquisa multicêntricos, conduzidos pelo ministério em parceria com a Capes/MEC (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) e de fundações estaduais de pesquisa, entre outras fontes. O último edital, cujo resultado só foi divulgado em 2016, ainda não teve os recursos liberados. “Esperamos uma sinalização das fundações estaduais para dar continuidade tão logo seja possível”, afirma Polejack. O INCT da Criosfera reúne os pesquisadores que investigam o gelo marinho, geleiras, manto de gelo e permafrost. Pesquisas

VIDA NO EXTREMO: estudo dos fungos extremófilos que vivem na Antártica levou à descoberta de novas espécies

CAVANDO NO GELO: pesquisador prepara retirada de amostra. Espessura do manto pode chegar a 1.000 m

BANCO DE MEMÓRIAS: amostras superficiais de gelo, coletadas no centro do continente, permitem comparar as condicões atmosféricas atuais com as do passado

em testemunhos de gelo antártico, por exemplo, permitiram reconstruir variações no teor dos gases do efeito estufa e da temperatura atmosférica ao longo de centenas de milhares de anos, possibilitando melhor conhecimento de oscilações ambientais de periodicidade curta (como o El Niño e La Niña), que podem ser mais diretamente relacionadas a variações na composição atmosférica da América do Sul, em especial da região amazônica. “Hoje se sabe, como resultado de pesquisas brasileiras, que mudanças climáticas na Antártica estão deixando o clima do Rio Grande do Sul mais variável, com mais extremos de frio e calor”, diz Simões. “Os dados obtidos podem ser colocados nos modelos do clima no Brasil e ajudar na agricultura e na prevenção de desastres naturais.” Foi ao examinar os “testemunhos de gelo” que a pesquisadora Franciele Schwanck Carlos, do grupo de Simões, encontrou sinais do surgimento, do auge e do ocaso da poluição por arsênio vinda de minas do Chile; outros pesquisadores do grupo detectaram contaminação de urânio vinda das minas da Austrália. “São si-

Fotografias de Centro Polar e Climático da UFRGS e Luiz Henrique Rosa

nais de que a poluição por elementos altamente tóxicos pode viajar na atmosfera por milhares de quilômetros”, afirma Franciele, cujo estudo foi publicado na revista Atmospheric Environment. Ela explica que pesquisadores do grupo estão envolvidos no Ice Memory, projeto da Unesco para salvar o registro ambiental de geleiras que estão derretendo e que serão estocadas na Antártida e preservadas para as gerações futuras. Uma das dificuldades para fazer modelos mais precisos das respostas das geleiras às mudanças que ocorrem no clima é o fato de que não existe ainda um conjunto de informações estatisticamente significativas sobre o que ocorre na Antártica. Jorge Arigony Neto, do Instituto de Oceanografia da Universidade Federal do Rio Grande (FURG) é o coordenador do inventário das geleiras da Península Antártica, parte do Global Land Ice Measurements from Space, projeto internacional de sensoriamento remoto do gelo no continente. Na Península Antártica, cujas geleiras são menores e mais íngremes, observam-se os primeiros impactos das mudanças climáticas.

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Arigony desenvolveu estações autônomas de baixo custo que medem o clima das geleiras e transmitem os dados por satélite. “Uma estação meteorológica profissional custa em torno de US$ 20 mil, nós desenvolvemos a nossa com US$ 1 mil”, compara. Pelo seu trabalho, foi premiado este ano pelo Programa de Bolsas de

lha quase que exclusivamente a bordo do navio da Marinha Comandante Maximiano. Segundo Mata, é no Oceano Austral, onde as águas mais frias e densas são formadas sob as plataformas de gelo e eventualmente exportadas para outras regiões do planeta, que se observam grandes variações das propriedades físico-químicas, como por exemplo, temperatura, salinidade e concentração de oxigênio dissolvidos no mar, que indiretamente afetam o equilíbrio climático mundial. “Nosso grupo busca contribuir para o melhor entendimento dos processos oceânicos e costeiros associados à diminuição e derretimento do manto de gelo na Península Antártica”, diz Mata. Os dados que estão sendo obtidos desde 2009 serão publicados em um número especial da revista Deep Sea Research 2, como parte das comemorações dos 15 anos do GOAL, que será divulgada na próxima reunião do SCAR, em 2018. “Se estão ocorrendo alterações no oceano, vamos ver os efeitos na estrutura da base antrófica, como os fitoplânctons, e como se transfere para os outros níveis do ecossistema marinho”, complementa o biólogo Eduardo Resende Secchi, também da FURG e do GOAL. O grupo de Secchi estuda o krill, crustáceos semelhantes ao camarão que são considerados o centro da cadeia alimentar da região, uma vez que grande parte dos vertebrados marinhos ou se alimentam dele diretamente ou se alimentam de seus predadores. Uma diminuição na abundância do krill está relacionada com a reprodução e o desenvolvimento de filhotes de baleias, aves e pinguins, por exemplo. “Já associamos a redução nas taxas de nascimento de baleia-franca na costa de Santa Catarina com a menor biomassa de krill em ano de El Niños fortes que tiveram influência no degelo”, conta o pesquisador.

É preciso realizar atividades científicas substanciais se o Brasil quer ter voz no futuro da Antártica Pesquisa Google para a América Latina. O pesquisador já levantou a existência de 1.500 geleiras na Península. “Podemos afirmar que a maioria está perdendo área na frente flutuante e sofrendo um retrocesso”, afirma. “Temos mais gelo chegando nos oceanos, contribuindo para o aumento do nível médio dos mares.” PROJETOS MULTIDISCIPLINARES

Os projetos antárticos necessariamente têm de ser multidisciplinares até porque a logística para se deslocar na região demanda um custo muito alto. O Grupo de Oceanografia de Altas Latitudes (GOAL), coordenado por Maurício Mata, da FURG, por exemplo, engloba físicos, geólogos, oceanógrafos, biólogos e microbiólogos com o objetivo de entender a relação entre o ambiente físico/químico marinho, os microrganismos marinhos e os predadores do topo da cadeia trófica (baleias e pinguins) no Oceano Austral. Pela natureza do seu trabalho de monitoramento de correntes costeiras e a influência do derretimento de icebergs e geleiras na água do mar, o GOAL traba-

DESBRAVADORES: expedição brasileira cruzou 1,4 mil km de gelo e mapeou território para a instalação de novo módulo científico


Fotografia: Centro Polar e Climático da UFRGS

PRE SENÇA BRASILEIRA

Mais do que uma estação A região ao redor da Ilha Rei George e o noroeste da Península Antártica são as áreas mais estudadas pelos brasileiros. Mas, à medida que a pesquisa se consolida, o país começa a explorar também o interior do continente, através de expedições e da construção de infraestrutura, como o módulo científico Criosfera 1, que fica a apenas 670 km de distância do Polo Sul.

Os microrganismos antárticos, como as arqueias, os fungos e leveduras, também são objetos de pesquisa, por serem colonizadores primários, fornecedores de biomassa e energia nas teias alimentares. A Rede MicroPolar, coordenada por Vivian Pellizari, da USP, conta com microbiologistas de diferentes instituições, com foco em taxonomia, genética e ecologia, além da prospecção de compostos de origem microbiana que participam de projetos não apenas no INCT Criosfera como no INCT APA, voltado para o arquipélago das Shetland e regiões adjacentes. Seu objetivo é ampliar o conhecimento sobre a biodiversidade e os processos adaptativos desses organismos antárticos às condições extremas. O grupo não estuda apenas microrganismos adaptados ao frio, mas também presentes em vulcões ativos, como na Ilha Deception, nas Shetland. Os microrganismos são coletados no sedimento perto das geleiras, onde a temperatura é negativa, e nas fumarolas (fissuras que emitem vapor de água e gases), a 50 e 100 graus C, para entender como esses organismos se adaptam no mesmo espaço a temperaturas negativas e muito altas. “Os sedimentos são congelados e levados para o laboratório, onde vamos determinar a sequência de DNAs envolvidos nesse mecanismo de adaptação”, diz a pesquisadora. A Rede MicroPolar já deu frutos: daí saiu a Rede MycoAntar, coordenada pelo biólogo Luiz Rosa, da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), voltada para o estudo de fungos do continente. O grupo descreveu este ano uma nova espécie de fungo da Antártica, batizada de Antarctomyces pellizariae, em homenagem a Vivian, encontrada em amostras de neve coletadas em ilhas próximas ao continente. O microrganismo surpreendeu por apresentar uma rara pigmentação azul, além de resistência a baixas temperaturas. “A nossa proposta é entender as substâncias

Mapa: Centro Polar e Climático da UFRGS

anticongelantes que ele produz e avaliar se essas propriedades podem ser usadas para diferentes fins, da indústria de alimentos até a de aviação”, afirma Rosa. “Outro plano é isolar o pigmento azul e verificar as possibilidades como corante natural e em atividades de fotoproteção.” O grupo de Rosa trabalha em colaboração com pesquisadores de vários países em um projeto de monitoramento a longo prazo de comunidades de musgos na área de degelo Punta Hennequin, na Baía do Almirantado. Acredita-se que uma espécie de fungo, antes aprisionado embaixo das geleiras, esteja causando uma doença nos musgos que pode se espalhar para outras localidades, inclusive na América do Sul. Os países que mais investem na ciência do continente, inclusive financeiramente, são os Estados Unidos, o Reino Unido, o Japão e a Alemanha. Em segundo lugar viriam a China, a Índia, a Coreia do Sul, além da França, da Noruega e da Rússia. O Brasil estaria num terceiro grupo, com ambições de ascender ao segundo. Mas para isso não basta uma nova estação: é preciso manter o volume de pesquisa. Esta é uma opção que pode trazer inclusive benefícios diplomáticos, diz Simões: “Precisamos realizar atividades científicas substanciais se quisermos conservar o status político-diplomático do Brasil como parte consultiva do Tratado Antártico e ter direito a voz e voto nas reuniões que tratam do futuro e da conservação do continente gelado”.


Antártica, 2048 — mudanças climáticas e equilíbrio global. Editora Marina Books. São Paulo, 2014

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LIVROS Da redação

De frente para os enigmas A mecânica quântica foi formulada na primeira metade do século 20, mas, paradoxalmente, ainda estamos longe de entender o que ela realmente significa. Alguns filósofos sustentam que ela só faz sentido quando pensada em relação à consciência humana, que é outro profundo mistério. Esta controvérsia costuma confundir até quem entende muito do assunto. Mas Fred Kuttner, do Departamento de Física da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, e seu colega Bruce Rosenblum toparam o desafio de tentar explicar o debate para leigos e escreveram O enigma quântico, recém-lançado no Brasil. Kuttner conversou com a Scientific American Brasil sobre a obra. Scientific American – O Nobel de física Richard Feynman uma vez disse que ninguém entende a mecânica quântica. Por que escrever um livro sobre isso para um público geral? Fred Kuttner – Bem, existe um mistério lá, então o que fizemos foi basicamente descrever esse mistério. Apresentamos as observações experimentais que levaram pessoas a criar a teoria e, então, os tipos de mistérios que surgiram com os experimentos. Existe um enigma: nossa livre escolha parece influenciar o resultado de uma experiência, mesmo quando não fizemos nada diretamente para influenciar esse resultado. Porém, é um assunto realmente complicado. Eu e meu coautor costumávamos ter conversas nas quais dizíamos: “tudo bem, nós entendíamos isso ontem, mas não entendemos hoje”. Precisávamos retomar a discussão do dia anterior. Não estamos acostumados a pensar dessa maneira. SA – Associar teoria quântica e consciência é a marca do misticismo quântico? FK – Bem, é bastante estranho. Muitas


O enigma quântico Bruce Rosenblum e Fred Kuttner Zahar 334 páginas R$ 64,90

das coisas ditas pela mecânica quântica soam místicas. Muitas pessoas dizem que a mecânica quântica parece o budismo. Não tenho certeza do que isso significa. O budismo está correto, de alguma forma? Não acho que seja possível apoiar isso com a ciência. Apenas acho interessante que haja tanta conexão entre o que o budismo prega e como a mecânica quântica parece ser. Uma das coisas que compartilham é a efemeridade de tudo. Há uma interação entre o observador e o observado. Creio que coisas assim são similares, e são bastante básicas para o pensamento budista. Porém, é preciso lembrar que as ideias na mecânica quântica são expressas em matemática. Quando falamos sobre ela de certa forma nos envolvemos em uma interpretação. É algo bastante polêmico. . SA – No livro, como você distingue o que é pensamento científico do que não é? FK – Tentamos deixar isso claro em todos os momentos. Tentamos dizer: “Isso é aquilo sobre o que todos os físicos concordam, já isso é apenas especulação”.

.Um bom exemplo seria a questão da PES (percepção extrassensorial) — coisas como leitura mental e telecinesia. Há uma área na mecânica quântica chamada emaranhamento, que se relaciona com a forma como as partículas distantes podem estar relacionadas de forma muito profunda. Nós falamos sobre isso e discutimos em detalhes a mecânica quântica real desse emaranhamento e as experiências. E, então, dizemos “bem, se existe PES — e ainda não estamos convencidos disso — podemos procurar uma explicação sobre isso no fenômeno de emaranhamento”. Contudo, dizemos que isso é especulação. Nós damos a física do emaranhamento e, em seguida, especulamos que ela talvez esteja conectada com a PES — se a PES for real. SA – Você acredita que o problema da consciência e o problema da medição quântica estão inter-relacionados? FK – Não tenho certeza. Suspeito que haja alguma relação, mas talvez não seja a questão de precisar entender um para só depois entender o outro. Talvez seja algo como: “Bem, agora eu compreendo isso, também compreendo aquilo e vejo uma forma como as duas coisas estão conectadas”. Porém, talvez tenhamos de compreender ambas melhor antes mesmo de fazer uma conexão. Também depende do que significa “entender”. Há pessoas que acham que toda a mecânica quântica já foi entendida, e outras discordam. Há gente achando que quando tivermos mapeado todos os sinais elétricos do cérebro compreenderemos a consciência — e há gente achando que isso não explica a consciência. Portanto, parte do problema é que, na minha opinião, talvez nem ao menos saibamos quais perguntas fazer no momento. — Marília Fuller

LIVROS

Muitas ideias em pouco espaço As autoras Nichola Charlton e Meredith McCardle se propõem a apresentar, em apenas sete capítulos, um relato do desenvolvimento, ao longo da história, de nove áreas de pesquisa: astronomia, cosmologia, matemática — que para muitos não é uma ciência, mas uma linguagem — física, química, biologia, medicina, geologia e meteorologia. Uma iniciativa interessante é a busca por mencionar, em todos os capítulos, o nome de uma mulher que tenha feito importantes contribuições para o campo. Alguns são bem famosos, como o da química franco-polonesa Marie Curie. Mas outros são menos conhecidos, como a astrônoma britânica Susan Jocelyn Bell, descobridora dos pulsares. A descoberta rendeu aos colegas dela um Prêmio Nobel. Mas “Bell não pôde receber o Prêmio Nobel porque na época ainda era uma estudante, fato esse que causou indignação no meio científico”, relembram as autoras. — Pablo Nogueira

A história da ciência para quem tem pressa Editora Valentina 200 páginas R$ 34,90

Um lance de dados Conhecer as ideias que matemáticos e filósofos desenvolveram para lidar com o flexível universo das probabilidades e do acaso pode ajudar você a apostar em cassinos, investir na bolsa, decifrar códigos secretos de países inimigos, analisar testes diagnósticos ou até decidir se vale a pena acreditar em Deus. Estes são alguns dos tópicos que Robert Matthews apresenta neste As leis do acaso, encarnados em histórias pitorescas e personagens curiosos. Como o estudante de matemática Patrich Veitch que, aprovado no vestibular para a Universidade Cambridge quando tinha apenas 15 anos de idade. Ele desenvolveu um interesse por apostas em cavalos, começou a oferecer um serviço de dicas para apostadores e no último ano do curso já gerenciava milhares de libras em apostas. Largou a faculdade e se tornou milionário. Mas não compre o livro na espera de ficar rico apostando: isso é para poucos, diz Matthews. — Pablo Nogueira

As leis do acaso Robert Matthews Zahar 304 páginas R$ 54,90

Gênios, mas não infalíveis O escocês Lord Kelvin foi um dos grandes cientistas do século 19, e seu túmulo na abadia de Westmnister tem como vizinho ninguém menos do que Isaac Newton. O alemão Albert Einstein foi não apenas um dos homens mais famosos do século 20, mas também um dos maiores fisicos de todos os tempos. Nem toda essa combinação de inteligiencia e reconhecimento, porém, impediu que os dois também tivessem sustentado posições equivocadas em suas vitoriosas carreiras. É disso que trata o livro do astrofísico de formação e premiado escritor de divulgação Mario Livio. Mais do que apenas apontar dedos ou destruir ídolos, Livio procura reconstituir com algum detalhe problemas científicos, teorias e debates, levando o leitor a acompanhá-lo numa bela e muito bem pesquisada excursão pelo campo da história da ciência. Linus Pauling, Charles Darwin e Fred Hoyle completam a lista de cientistas famosos que têm suas histórias — e seus erros — contadas no livro. — Pablo Nogueira

Tolices brilhantes Mario Livio Record 350 páginas R$ 52,90

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CIÊNCIA EM GRÁFICO

23h

22h

Meia-noit e 1h

9 por minuto

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3h

6

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1

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11h Meio-dia 1p Segund a

Do mi n

500 por hora

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Menor número de nascimentos Domingo à noite, entre 02h00min e 03h00min.

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Madrugadores

Sábado

Bebês nascidos por hora

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Mais bebês do que em média nascem em dias úteis da semana durante o horário diurno. Menos vêm ao mundo em fins de semana ou à noite, principalmente porque há menos funcionários do hospital de plantão; por isso, mulheres tendem a não agendar seus partos para estes períodos. Apesar do folclore, uma lua cheia não tem nenhum efeito.

10h

14h

A média 447 bebês nascidos por hora

Pico O ápice matutino é impulsionado por cesarianas planejadas

Especial do meio-dia Em uma típica terça-feira, nascem 770 bebês do meio-dia às 13 horas.

A média 77 mil bebês nascidos por semana

Fev 60 mil

Outubro

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Menos que a média

Zero nascimento de bebês (ponto central)

ho Jun

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Julho 98 Scientific American Brasil, Agosto 2017

Há duas gerações, bebês nasciam de maneira bastante espontânea, 24 horas por dia. Mas hoje, nos EUA, cerca de metade de todos os partos são cesarianas pré-agendadas pela mãe, ou partos induzidos por médicos preocupados com a saúde da mãe ou do bebê. Esses procedimentos médicos distorceram os dias da semana, e as horas do dia, durante os quais esses “pequenos ‘pacotes’ de alegria” chegam ao mundo. Esses procedimentos dominam, porque 95% dos nenês nascem em um hospital, apesar da aparentemente crescente popularidade de nascimentos em domicílio. Muito mais bebês agora chegam em dias úteis do que em fins de semana; a maioria entre 08h00min e 18h00min. “Não podemos programar trabalho de parto espontâneo, obviamente”, diz Neel Shah, médico e professor na Escola de Medicina de Harvard. “Mas podemos agendar partos. ” —Mark Fischetti e Zan Armstrong Cada gráfico mostra dados médios dos EUA medidos ao longo de 2014

Ma io

Mais pessoas praticam sexo nos meses mais frios no Hemisfério Norte, gerando mais nascimentos nove meses depois, de julho a outubro. O inverso também parece ser verdade. Mas não ocorre aumento de nascimentos nove meses após uma grande tempestade de neve.

Janeiro

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Filho de verão

90 mil

iro ere

Boas Festas Bebês parecem chegar nove meses depois do Natal e da véspera de Ano Novo

bro zem De

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Não, obrigada Mães não agendam cesarianas para datas por volta do Dia de Ação de Graças

Nascimentos culminam em dias úteis durante os turnos de trabalho diurno

Número m édi o

Nascimentos culminam por volta das 08h00min e depois aumentam novamente entre meio-dia e 13 horas. Hospitais normalmente têm mais médicos e enfermeiros disponíveis durante a parte da manhã e menos mais tarde, ou no final do dia.

ês nascidos (linh aa beb de

18h 17h

6h 8am

Turno diurno

O pico de bebês

Gráfico de Nadieh Bremer e Zan Armstrong

FONTES: FIVETHIRTYEIGHT, A PARTIR DE DE DADOS FORNECIDOS PELA ADMINISTRAÇÃO DO SEGURO SOCIAL DOS EUA (dados semanais); CENTROS DE CONTROLE E PREVENÇÃO DE DOENÇAS (dados de minutos e horas)

19h

5h

Bebês nascidos por minuto

7h

Coma primeiro Mais nascimentos de todos os tipos ocorrem logo após o almoço

4h

A média 7,3 bebês nascidos por minuto

I Seminário Internacional Scientific American Brasil Ciência e Sociedade O PAPEL DA DIVULGAÇÃO CIENTÍFICA NA CONSTRUÇÃO DE UMA SOCIEDADE DEMOCRÁTICA E INFORMADA DIA 3 DE OUTUBRO DE 2017 SÃO PAULO - SDECTI

Em outubro a revista Scientific American Brasil vai discutir o papel e o estado da arte da divulgação científica no Brasil. Serão quatro painéis com alguns dos mais importantes pesquisadores e jornalistas brasileiros e um grande convidado internacional: • Quem tem medo do pensamento científico • As fragilidades da divulgação científica • A ciência nos meios de comunicação • Exemplos inspiradores e novas experiências PA LEST R ANTES JÁ CO NFIR MADOS:

Walter Neves, Paulo Artaxo, Helena Nader, Jefferson Cardia Simões, Álvaro Pereira Jr., Alexandra Osório de Almeida e a presença especial de Michael Shermer, colunista da Scientific American USA e editor da Skeptic Magazine.

Aguarde em breve a abertura de inscrições. PARA MAIS INFORMAÇÕES [email protected]

REALIZAÇÃO

APOIO INSTITUCIONAL

SECRETARIA DE DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO, CIÊNCIA, TECNOLOGIA E INOVAÇÃO DO ESTADO DE SÃO PAULO (SDECTI)

PAT R O C Í N I O

Scientific American Brasil - Edição 175 - (Agosto 2017)

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