A minha crónica semanal no "Diário de Coimbra".Esta é uma história que acaba em Coimbra.Um viajante biólogo galáctico que passasse pela terra há cerca de 145,5 milhões de anos atrás (início do Cretácio) observaria uma enorme diversidade de dinossauros, compaginando com pequenos mamíferos, tartarugas, répteis, crocodilos e insectos como os besouros (coleópteros), em florestas de fetos, cavalinhas, cicadáceas e algumas coníferas, etc. Se o viajante regressasse à Terra cerca de 80 milhões de anos depois (fim do Cretácio superior), há cerca de 65,5 milhões de anos atrás, ficaria surpreendido com uma profunda alteração na biosfera: uma perda de 60 % na biodiversidade, indicando que os ecossistemas do planeta teriam passado por momentos de dramática e súbita mudança – o evento KT. Contudo, a sensação de perda seria rapidamente substituída pela de maravilhamento por encontrar um planeta paradisíaco, revestido por uma flora tropical com inúmeras e novas espécies de plantas com flores (angiospérmicas), como as magnólias, cerejeiras, auracárias, faias, figueiras, palmeiras, entre outras famílias de arbustos e arvores florescentes, uniformemente distribuídas pelo planeta. Seria recebido por um planeta renovado e florido, refeito de um luto aparentemente inacabável e pesaroso!Sentiria um clima tropical global, com uma temperatura média cerca de quatro graus superior à dos nossos dias. Espantosamente, o viajante conseguiria encontrar, por exemplo, palmeiras distribuídas desde o equador a latitudes hoje ocupadas pela Gronelândia!Para além de novas espécies de animais mamíferos e plancetários, observaria revoadas de novas espécies de pássaros e enxames de novos insectos como borboletas e abelhas a participar co-evolutivamente na selecção de cores e padrões florais. Verificaria que alguns mamíferos pequenos não se tinham extinguido, mas sim evoluído, assim como inúmeros representantes de grupos de insectos como as moscas e besouros resistentes e já conhecidos desde a última visita.Se o imaginário viajante biólogo tivesse visitado na semana passada o terceiro planeta a contar do Sol, teria ficado com certeza muito admirado pela biodiversidade nos ecossistemas que nos últimos 60 milhões anos matizaram a biosfera da Terra. E, num recanto tropical no Jardim Botânico da Universidade de Coimbra, o viajante observaria que uma palmeira da espécie Phoenix sylvestris (originária do sul do Paquistão, Índia e Bangladesh) estava a ser abatida por um espécimen do Homo sapiens especializado no abate arborícola, sob as ordens das autoridades responsáveis. Exemplar único neste Jardim Botânico e talvez mesmo em Portugal, a palmeira, com cerca de 12 metros de altura e 78 anos de idade, foi declarada infectada por um escaravelho vermelho, coleóptero da espécie Rhynchophorus ferrugineus, originário da Ásia. Este besouro, com aspecto de tâmara, tem vindo a globalizar-se alastrando para África e Europa - terá chegado ao mediterrâneo europeu por volta de 1980.Hospedeiro de palmeiras, não participa na polinização das suas flores. Muito pelo contrário, durante a fase larvar do seu ciclo de vida, depois de ter eclodido dos ovos depositados na base da coroa da palmeira, alimenta-se de folhas novas e tenras, escava buracos com 1 metro de comprimento no tronco o que danifica tecidos internos vitais para a planta, soçobrando a morte da mesma.Para informação do turista galáctico, as outras espécies de palmeiras do Recanto Tropical do Jardim Botânico da Universidade de Coimbra, recordação viva de alguma vegetação do final do período Cretácico, irão ser alvo de tratamento de prevenção anti-escaravelho-vermelho, evitando assim um mesmo fim precoce: cinzas.António Piedade

Crónica publicada no "Diário de Coimbra".As plantas, como os animais, possuem mecanismos de defesa contra agentes patogénicos. Ou seja, possuem sistemas imunitários. Estes processos permitem aos animais e às plantas reconhecer o que é próprio daquilo que é estranho e são denominadores comuns de protecção contra bactérias e vírus que têm, no caso que aqui nos interessa, as plantas como hospedeiros alvo. Nas plantas, tal como nos animais, são processos complexos que envolvem redes de sinalização ainda muito mal compreendidas, mas cuja investigação tem conseguido avanços recentes. É disso exemplo o trabalho agora publicado na revista Nature sobre a influência da luminosidade solar, mais especificamente dos ritmos circadianos, nos processos imunitários das plantas superiores. São conhecidas muitas alterações fisiológicas e vias bioquímicas nas plantas que são reguladas pela intensidade luminosa, sendo talvez a mais evidente a da actividade fotossintética. Ao entardecer, as plantas como que mudam para um "modo metabólico" nocturno. Mas, com a surpresa e espanto que muitas vezes debruam o conhecimento científico, esta investigação agora publicada ilumina uma importante actividade de defesa para as plantas quando o disco solar baixa no horizonte.O estudo revela que as plantas começam a activar mais os seus sistemas de defesa imunitários ao entardecer, altura do dia a partir do qual os microrganismos patogénicos apresentam também uma maior virulência. É uma espécie de reacção antecipada das plantas a um eventual ataque microbiano ao entardecer. Assim, ao contemplarmos a vegetação ao pôr-do-sol, conquanto os animais diurnos recolhem para dentro da escuridão e se envolvem em processos de regeneração, as plantas ampliam as suas defesas imunitárias contra uma qualquer provável infecção. António Piedade

Crónica publicada no "Diário de Coimbra".Cerca de seis anos de trabalho de uma equipa internacional envolvendo 34 instituições de vários países, (incluindo os biólogos portugueses Rui Faria e Olga Fernando na Universidade Pompeu Fabra, em Barcelona), liderada pelo geneticista Devin Locke, da Escola de Medicina da Universidade de Washington (São Luís, Missouri, EUA), determinou a sequência de três mil milhões de moléculas que compõem as longas cadeias de DNA (ácido desoxirribonucleico) nos 48 cromossomas que compõem o genoma do Orangotango (género Pongo). A sua sequenciação genómica foi agora publicada na revista Nature. Depois do genoma da nossa espécie (Homo sapiens sapiens) em 2003, do chimpanzé (Pan troglodytes) em 2005, este é o terceiro primata a ter o genoma mapeado. Actualmente já só existem duas espécies de orangotango. A espécie Pongo pygmaeus abelii vive nas florestas de Samatra (Indonésia), enquanto que a Pongo pygmaeus pygmaeus tem como habitat as florestas de Bornéu (Malásia). Ambas estão ameaçadas de extinção devido à acção da mesma espécie que agora a sequenciou: a humana. O genoma de um exemplar fêmea da espécie Pongo p. abelii, de nome Susie, vivendo em cativeiro no Jardim Zoológico de Glayds Porter, Texas (EUA), serviu a base à sequenciação. Sobre ele foram anotados as divergências da sequência genómica de outros cinco orangotangos de Sumatra e cinco orangotangos de Bornéu, que também foram sequenciados, embora em menor detalhe, assim como as diferenças com os genomas humano e do chimpanzé.Os cientistas encontraram uma semelhança de 97% entre o genoma humano e o do orangotango, uma diferença na posição de 120 milhões de moléculas. Recorde-se que a diferença entre o nosso genoma e o do chimpanzé é de apenas 1% (cerca de 40 milhões de bases).Mas o genoma agora sequenciado apresenta várias surpresas para os geneticistas. O genoma do Orangotango sofreu muito menos variações do que o dos humanos e dos chimpanzés desde que os nossos antepassados comuns divergiram. O género do orangotango originou-se há cerca de 12 a 16 milhões de anos, enquanto que as linhagens que nos deram origem e aos chimpanzés se separaram entre 5 a 6 milhões de anos atrás. Os estudos comparados mostram agora que quer o nosso genoma quer o do chimpanzé ganha ou perde genes a uma taxa dupla daquela que afecta o genoma do orangotango. O estudo agora publicado redefine também o momento de separação entre as duas espécies de orangotangos ainda existentes. Estudos anteriores apontavam para que as duas espécies se tinham originado há cerca de um milhão de anos. Esta distância foi agora encurtada para 400 mil anos pelo presente estudo. Curiosamente, num outro artigo publicado no dia seguinte, mas on-line, na revista Genome Research, Mikkel Schierup e Thomas Mailund da Universidade Dinamarquesa de Aarhus (também co-autores do artigo na Nature), comparam a estrutura dos genomas dos três primatas e mostram que apesar de mais distanciados, 0,5% do nosso genoma e do orangotango são muito mais semelhantes entre si do que com o do chimpanzé, nosso primata evolutivamente mais próximo de nós. Isto significa que mantivemos genes comuns ao orangotango que foram suprimidos na evolução do chimpanzé. Muito estudo funcional e proteómico terão ainda de ser feito para descodificar estas semelhanças e diferenças. As expectativas aumentam sobre o que é que nos trará a sequenciação em curso de mais dois primatas: o gorila (género Gorilla) e o bonobo (Pan paniscus).De volta ao orangotango, é curiosa a singularidade do genoma desta espécie em vias de extinção ter sido acabado de sequenciar em 2010 (o manuscrito foi submetido a 11 de Março de 2010 e aceite em 19 de Novembro para publicação), ano internacionalmente dedicado à Biodiversidade, e publicado agora no início do ano Internacional da Floresta. É que o nome orangotango resulta da junção de duas palavras da língua malaia que significam “pessoa da floresta”. Felizmente o estudo agora publicado mostra uma grande variabilidade genética entre as populações de orangotangos, o que significa uma maior capacidade adaptação a mudanças ambientais o que por si só é um bom indicador para a sobrevivência destas espécies ameaçadas.António Piedade

Crónica publicada no "Diário de Coimbra".O genoma do orangotango foi agora publicado na revista Nature, e apresenta cerca de 3% de diferença com o nosso. Mas a química do Orangotango não é diferente da nossa. Muito pelo contrário, partilhamos com este primata, assim como com todas as espécies vivas, muitas coisas em comum. Quer o comum à vida, quer as diferenças base da biodiversidade, estão inscritas em longas sequências de quatro de moléculas (guanina, adenina, timina e citosina) definidas no biopolímero que vulgarmente designamos por DNA (ácido desoxirribonucleico). É a diferente sequência daquelas moléculas alinhadas na dupla hélice de DNA que funcionaliza a mensagem química dos genes. Em que é que diferem aquelas quatro moléculas? Diferem em arranjos e proporções diferentes de átomos de carbono, oxigénio, nitrogénio e hidrogénio. As diferenças nas vizinhanças químicas locais na dupla hélice de DNA expressam genes diferentes, que por sua vez corporizam instruções para proteínas com funções diferenciadas e específicas. O resultado global é uma espécie de organismo diferente. Um braço peludo mais comprido, uma posição bípede mais vertical, etc.Recorde-se, a propósito do Ano Internacional da Química que se promove este ano, que se deve muito à Química (mas também à Física, à Matemática e à Biologia, entre outras disciplinas), o conhecimento que está na base da genética molecular e que permitem hoje, de forma multidisciplinar, a sequenciação genómica. Vejamos, de forma breve, porquê.Como se disse, o genoma é constituído por longas moléculas de DNA. Este foi descoberto em 1869 pelo químico alemão Johann Friedrich Miescher (1844 – 1895) no núcleo de glóbulos brancos. Miescher escolheu estas células por serem relativamente grandes e também possuírem núcleos grandes. Esta descoberta não permitiu associar de imediato o DNA como a “molécula da hereditariedade”. De facto, foram necessários mais cerca de 80 anos para que se confirmasse que eram os ácidos nucleicos os componentes estruturais e funcionais dos genes. Durante todo este intervalo de tempo muitos cientistas defenderam que eram as proteínas, e não os ácidos nucleicos, as moléculas de que os genes eram feitos. Parecia estranho toda a diversidade da vida poder ser codificada pela monótona constituição molecular do DNA, pelo que a genética deveria ser escrita com a maior diversidade apresentada pelas proteínas. Duas experiências foram determinantes para esclarecer a comunidade científica sobre a "molécula dos genes". Em 1944, o médico e bioquímico Oswald Avery (1877 – 1955) e seus colaboradores, demonstraram que só o DNA (o “princípio transformador” como lhe chamaram), era “capaz” de “transformar” estirpes diferentes da bactéria pneumococo (R e S) umas nas outras. Em 1952, o trabalho do microbiologista Alfred Hershey (1908 -1997) e da geneticista Martha Chase (1927 – 2003) colocou um ponto final e abriu um novo capítulo para a genética molecular com a experiência de transferência de DNA viral (do bacteriófago T2) para bactérias, na qual ficou claramente demonstrada que era o DNA e não as proteínas a argamassa genética da vida. Martha ChaseEm 1953, o biólogo James Watson e os físicos Francis Crick, Maurice Wilkinson e Rosalind Franklin, através dos estudos por difracção de raios X de cristais de sais de DNA, recolhem a informação física e química necessária para propor a estrutura tridimensional em dupla fita helicoidal para o DNA. Note-se que esta descoberta resulta de um trabalho fundamentalmente de física e química. Diríamos hoje de biofísica e bioquímica.Rosalind FranklinNeste ano também dedicado às mulheres na química, é de realçar nesta história que tanto Matha Chase como Rosalind Franklin não foram galardoadas com o prémio Nobel, enquanto os seus colaboradores directos o foram pelas mesmas descobertas.António Piedade

Crónica publicada no "Boas Notícias".Henrique observa ao microscópio óptico uma gota de sangue. É fantástico o número elevado das células de cor vermelha que dão cor ao sangue. São glóbulos vermelhos, também designados por eritrócitos ou hemácias. Praticamente não consegue observar nenhum outro tipo de célula naquela amostra.Henrique olha para o quadro interactivo na parede da sala de aula e lê que num mililitro de sangue existem entre cerca de 4,5 a 6,5 milhões de glóbulos vermelhos! Ou seja, em dois mililitros de sangue existe mais ou menos o mesmo número de células do que habitantes em Portugal!Henrique olha de novo para a amostra de sangue através do microscópio. Apesar de cada eritrócito medir cerca de 0,007 milímetros, com a ampliação combinada das lentes oculares e objectivas do microscópio, consegue ver as células com um diâmetro aparente de cerca de 3,5 milímetros. Foca a sua atenção numa delas e observa que o glóbulo vermelho é uma célula sem núcleo. Todo o interior daquelas células em forma de disco bicôncavo parece homogéneo, como se todas as substâncias no seu interior estivessem igualmente distribuídas.Henrique regressa com o seu olhar ao quadro interactivo e lê, numa legenda sobre o interior do glóbulo vermelho, que o seu citoplasma é constituído maioritariamente por hemoglobina, uma proteína que possui na sua constituição átomos de ferro e que é responsável pelo transporte de oxigénio desde os pulmões até todas as células do corpo.Quanto tempo demora essa viagem? Quanto tempo é o carrossel sanguíneo, uma volta completa ao corpo? Depende de vários factores, sendo mais determinante o número de vezes que o coração bate e impulsiona o sangue num determinado período de tempo. Num adulto, com uma frequência de 70 batimentos por minuto, um glóbulo vermelho demora cerca de 20 segundos a percorrer a vascularização sanguínea que leva oxigénio desde os pulmões até a um dedo do seu pé e voltar de novo aos pulmões para se libertar do dióxido carbono produzido pelo funcionamento celular e renovar o seu carregamento oxigenado.Como uma hemácia vive em média 120 dias, Henrique calcula mentalmente que cada uma destes discos celulares passa cerca de 500 mil vezes pelo seu coração até ser substituído por outro glóbulo vermelho gerado na sua medula óssea, num processo designado por eritropoese.Com tanta volta, Henrique quase que se esquece do motivo principal da observação dos glóbulos vermelhos: a admiração encontrada num artigo publicado na revista Nature, no dia 27 de Janeiro de 2011, no qual investigadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, apresentam resultados da sua investigação sobre ritmos circadianos registados em eritrócitos!Porquê a admiração? Porque até aqui os cientistas ligavam os ritmos circadianos a processos cíclicos envolvendo transcrição oscilatória de determinados genes. Ora acontece que, como Henrique conseguiu observar, os glóbulos vermelhos não têm núcleo, ou seja são células desprovidas de cromossomas e logo de genes!O que são ritmos circadianos? São, ou melhor, resultam de processos fisiológicos celulares, constituindo uma propriedade fundamental das células, existindo quer em bactérias, como as que colonizam o nosso intestino, quer em células humanas com núcleo, com um período ritmado de aproximadamente de 24 horas. Constituem uma adaptação que confere vantagem evolutiva pela antecipação ajustada ao relógio solar.A novidade deste estudo, é o de que os investigadores conseguiram identificar oscilações cíclicas, com um período de aproximadamente 24 horas, em reacções de oxidação redução promovidas por proteínas antioxidantes designadas por peroxiredoxinas, que existem no interior dos glóbulos vermelhos. Verificaram que este processo está também associado à oxidação da hemoglobina.Mais interessante ainda é o facto de que estas proteínas, envolvidas na regulação e protecção de danos causados por stress oxidativo, a que o transporte de oxigénio não é alheio, existem em quase todas as células conhecidas, quer eurcariotas, como as humanas, quer procariotas como as bactérias.Henrique foca a imagem ampliada de um grupo de hemácias e imagina, divertido, que ouve milhões de relógios a viajar pelo seu corpo, num carrossel finito no espaço, infinito no tempo, sincronizados pela rotação da Terra em torno do seu eixo, numa volta de 24 horas.António Piedade

Crónica publicada no "Diário de Coimbra".Em 1988, vivi de forma intensa e maravilhado “um mundo imaginado”. Uma experiência real de investigação científica através de um livro, com aquele título, então publicado na língua portuguesa pela Gradiva, editora que me ensinou a caminhar na ciência.Linha após linha, página após página, eu, então jovem estudante de Bioquímica na Universidade de Coimbra, vivi 5 anos de uma história real e intensa de descoberta científica, num só fôlego, numa noite que se fez dia inúmeras vezes. Vivi, através do relato rigoroso e apaixonado de June Goodfield, autora do livro, os dias e as noites sem horário, a entrega persistente e lúcida, os avanços e retrocessos, os obstáculos e os recuos, a alegria e o desespero silencioso do processo científico efectuado sob a linha do desconhecido por uma promissora cientista portuguesa a trabalhar nos Estados Unidos. A cientista era a Bióloga Maria de Sousa, Professora Catedrática de Imunologia do Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar, Jubilada em Outubro de 2009 (ver aqui vídeo da sua última aula) e agora homenageada pela Universidade de Coimbra com a atribuição do prémio desta instituição. Sublinho uma das inúmeras frases de referência que, nessa sua aula de jubilação, Maria de Sousa proferiu ao dizer, cito de cor, que ao longo da sua carreira só fez aquilo que sabia fazer: trabalhar!A investigação em causa, uma caminhada árdua de cinco anos no Cornell Medical College, em Nova Iorque, na segunda metade da década de 70 do século passado e que produziu uma grande descoberta relacionada com o sistema imunitário, mais especificamente com o Linfoma de Hodgkin.Mais do que um relato é um retrato vivo, com molduras que se abrem em novos quadros a cada obstáculo ultrapassado, com nevoeiros densos a dificultar a leitura de algumas derrotas, de becos aparentes que pareciam esfumaçar, com o folhear de uma página, anos de trabalho árduo.Nesta hora de homenagem e reconhecimento da Universidade de Coimbra a esta sempre discreta mas incontornável referência do melhor da investigação científica, na sua área a nível mundial, realço a qualidade da sua dedicação ao trabalho científico, as descobertas que fizeram e fazem escola e que aparecem agora facilitados no tempo pela excelência da sua pessoa humana. A enormidade da discrição enquanto pessoa contrasta abismalmente com a importância incontornável do seu trabalho científico. De referir que Maria Sousa produziu, desde 1960, artigos científicos cruciais à definição da estrutura funcional dos órgãos que constituem o sistema imunológico, descobrindo em 1971, um fenómeno que pode ser descrito pela capacidade de células imunitárias de diferentes origens migrarem e se organizarem em áreas bem determinadas dos órgãos linfóides periféricos, processo celular que designou e é conhecido por “ecotaxis”. Foi e é pioneiro o seu trabalho sobre a importância homeostase do ferro no organismo e a sua relação das suas perturbações com várias patologias. No capítulo da divulgação de ciência e da formação sobre o que é o dia-a-dia de quem faz ciência, deveria ser obrigatório ler este “Mundo Imaginado”, apesar de esgotado no editor (de June Goodfield, Gradiva, coleccção Ciência Aberta nº 9), para mim, e para muitos, um dos melhores livros sobre ciência e talvez o melhor sobre ciência em acção directa. Para progredirmos temos de aprender com os exemplos dos melhores, independentemente da sua área. E no panorama da realização científica portuguesa das últimas décadas Maria de Sousa é incontornável. Ou, como ela com certeza corrigiria, o seu trabalho é incontornável.António Piedade

Publicado no "Diário de Coimbra".Em 1990, o investigador japonês Seiji Ogawa (nasceu a 19 Janeiro de 1934) inventava a técnica que está na base da Ressonância Magnética Funcional, abrindo novos horizontes e ferramentas inovadoras para a investigação nas neurociências. Quando um determinado grupo de neurónios (células do tecido nervoso) participa na transmissão de um impulso nervoso, gasta energia nesse processo. Essa energia é obtida normalmente a partir da oxidação de glicose (açúcar) e redução de oxigénio molecular a água. Para permitir esta actividade neuronal ocorre um aumento pontual do afluxo de sangue até à região cerebral onde se encontra o grupo de neurónios em actividade. Os padrões de variação do fluxo sanguíneo em resposta ao consumo de glicose e de oxigénio apresentam uma hemodinâmica característica. Ogawa descobriu que as variações no consumo de oxigénio numa determinada região cerebral podem sem monitorizadas através da técnica de imagiologia por ressonância magnética e que essa detecção corresponde à actividade dos neurónios nessa zona. Mas como? Em reacção à transmissão de um impulso nervoso, ocorre uma resposta hemodinâmica que difere da situação em que não há actividade neuronal. O maior afluxo de sangue às regiões em maior actividade significa um maior transporte de oxigénio pela hemoglobina existente nos glóbulos vermelhos do sangue. A hemoglobina transporta o oxigénio através da ligação deste a um átomo de Ferro. Esta ligação oxigénio – ferro interfere com as propriedades magnéticas deste elemento metálico: torna-o diamagnético, isto é, na presença de um campo magnético externo o ião ferro apresenta um campo magnético oposto àquele o que pode ser registado através da técnica de ressonância magnética. Quando a hemoglobina cede o oxigénio aos neurónios, o ferro nela presente adquire um outro estado magnético, este designado por paramagnético. Estas mudanças nas propriedades magnéticas (nos momentos dipolares magnéticos) dos iões ferro, com e sem oxigénio na hemoglobina, uma vez registadas no tempo e no espaço cerebral, permitem obter um mapa das zonas em maior ou menor actividade. Uma escala de cores facilita a nossa percepção da actividade nas sucessivas imagens registadas e representa um estado da função cerebral numa determinada área. É a imagiologia funcional: uma imagem de um mapa de uma secção do cérebro mais ou menos colorida de acordo com a função que está a executar.Num artigo agora publicado na revista online PLoS ONE neurocientistas apresentam os resultados de um estudo sobre a habilidade de um grupo de indivíduos em ultrapassar dificuldades complexas de um jogo de estratégia. Focaram o registo de actividade numa zona do cérebro normalmente associada aos processos de aprendizagem, movimento coordenado e sentimentos gratificantes de recompensa: os gânglios basais do hipotálamo. Através da análise, por algoritmos de análise “multivoxel”, de padrões nos mapas de actividade obtidos por ressonância magnética funcional de um grupo de 34 jogadores, os investigadores indicam terem conseguido identificar parâmetros que permitem predizer entre 55 e 68 % da variabilidade ou diferença na habilidade que um novo jogador apresenta ao jogar o jogo pela primeira vez. Mais do que uma ferramenta para seleccionar indivíduos, encaremos estes estudos como proporcionadores de novas ferramentas para entendermos como aprendemos a ultrapassar obstáculos e como sentimos e é processada a satisfação de o termos conseguido...a sensação de prazer do dever cumprido, do objectivo alcançado.António Piedade

Publicado no "Diário de Coimbra".A detecção precoce de doenças neurodegenerativas (Alzheimer, Parkinson) constitui um aspecto da maior relevância clínica. Para além da sintomatologia associada à doença, até há muito pouco tempo o diagnóstico definitivo de muitas doenças passava pela identificação post-mortem de determinadas fisiopatologias.O espantoso desenvolvimento da Biologia Molecular e os avanços no conhecimento na área da Imunologia molecular, principalmente no entendimento do funcionamento do sistema imunitário adaptativo à experiência bioquímica de cada indivíduo, tem permitido o desenvolvimento de testes de diagnóstico molecular precisos, que permitem antecipar nalguns casos anos no diagnóstico de determinada doença.Contudo, se por um lado a identificação de determinada patologia pela presença de anticorpos a ela específicos no plasma sanguíneo tem permitido o desenvolvimento de testes de rastreio e diagnóstico rápidos, mais ou menos económicos, o desconhecimento das substâncias antigenas, que potenciam e elicitam a geração desses mesmos anticorpos, tem retardado o desenvolvimento desses mesmos testes para algumas doenças como é o caso da doença de Alzheimer.A nova estratégia pode traduzir-se pela possibilidade de elaborar sinteticamente um número pequeno de potenciais moldes para fazer chaves que já existem e são funcionais sem conhecermos a fechadura dessas chaves! Esta estratégia permite-nos identificar a presença das chaves e deduzir a existência ou presença das respectivas fechaduras. (Este exemplo é igualmente válido se trocarmos a chave pela fechadura).No último número da revista Cell, é apresentado uma nova abordagem molecular que permite a selecção de um número reduzido de moléculas sintéticas que interagem com anticorpos presentes no sangue de pacientes com determinada doença. No caso em questão, o s investigadores conseguiram, através desta metodologia, detectar anticorpos presentes no sangue de modelos animais com Alzheimer que estão ausentes no sangue de indivíduos aparentemente saudáveis.Abre-se uma nova era no diagnóstico biomolecular.António Piedade

Publicado no "Diário de Coimbra"."Companheiros" de evolução, os piolhos, insectos parasitas sugadores de sangue, sem asas, continuam a parasitar-nos por maior que seja a tecnologia e medicina de que disponhamos. A espécie humana é parasitada por três espécies: o piolho da cabeça (Pediculus humanus capitis), o do corpo (Pediculus humanus humanus) e o piolho da zona púbica (Phthirus púbis). Qual deles o mais chato!?Em idade escolar, pela maior extensão do contacto físico directo entre muitas crianças no mesmo espaço físico, é comum este parasita infestar o couro cabeludo da criançada. Refira-se que ele não escolhe cabeças, afectando indiscriminadamente infantes de todas as classes sociais e intelectuais, independentemente do seu cabelo, da sua cor de pele, simpatia política ou crença religiosa paternal. A sua atracção é pelo sangue humano de que são específicos e todos os cabelos são bons para ancorar as suas lêndeas.Como estes insectos de corpo achatado não possuem asas, está excluída a sua transmissão por via aérea. Acrescente-se que a sua presença não é sinónimo de falta de higiene mas sim de que houve um contacto directo entre um portador e o novo hospedeiro. Basta que exista uma criança contaminada para que a disseminação ocorra, sendo que a única forma de travar a infestação é a de uma acção de desparasitação colectiva sem excepções. Assim, os avisos da detecção de piolhos numa determinada classe escolar devem ser levados a sério e com a necessária consciência de responsabilidade social e de higiene pública por todos os encarregados de educação, sem excepção. Basta a incúria de um para que todos continuem parasitados com os piolhos da sub-ordem Anoplura. Consequências? Vergonha pública, é a menor das consequências. Pediculose, incómodo devido à comichão e prurido que pode infectar secundariamente com Staphylococcus aureus ou Streptococcus pyogenes. Mas o efeito mais imediato é o do eventual menor rendimento escolar por noites mal dormidas, devido a comichão intensa, o que aumenta a sonolência da criança durante as aulas e testes. Ironicamente, um piolho da cabeça não suga conhecimento mas pode contribuir para uma negativa numa prova.Pelo bem-estar de todos, assuma a sua responsabilidade social e ajude as suas crianças a eliminar esses chatos bichinhos parasitas. António Piedade

Crónica publicada no "Diário de Coimbra".Para além do incómodo que o piolho causa ao seu hospedeiro humano, existe nele um potencial único de informação sobre a evolução da nossa própria espécie. Estes insectos parasitas sugadores de sangue e sem asas (da ordem Phthiraptera, sub-ordem Anoplura) são muito específicos ao seu hospedeiro e co-evoluem com ele. Assim, estudos sobre a evolução dos piolhos têm fornecido informação valiosa sobre a evolução da nossa espécie. De facto, há mais de uma década que antropólogos e geneticistas têm recorrido ao estudo do DNA (nuclear e mitocondrial) do piolho para nele recolherem evidências não fossilizáveis. Uma primeira abordagem geral sobre como os parasitas podem ser bons indicadores para o estudo da evolução humana pode ser consultada aqui.O estabelecimento de árvores genealógicas (filogenéticas, para ser mais preciso) da evolução das diversas espécies de piolhos que parasitaram especificamente diferentes espécies humanas, antepassados hominídeos e actuais símios, tem fornecido informação complementar e independente da do hospedeiro, corroborando teorias migratórias em vagas sucessivas para fora de África do género homo, e questionando a eventual convivência directa entre espécies diferentes. Há alguns anos (2004), num artigo publicado na PLOS Biology, David Reed mostrava a possibilidade de Homo sapiens modernos terem convivido com espécies mais “arcaicas” como o H. erectus e H. neanderthalensis pela co-divergência de espécies de piolhos que parasitaram aquelas espécies na mesma época. Num artigo publicado no último número da revista Molecular Biology and Evolution (Mol. Biol. Evol. 28(1):29–32. 2011), uma equipa de investigadores, do Museu de História Natural da Universidade da Florida, liderado por David Reed, vem mostrar que humanos anatomicamente modernos começaram a usar vestuário ainda em África. O estudo indica que os nossos antepassados começaram a usar roupa para cobrir o corpo sem pelos há cerca de 170 mil anos, altura em que os piolhos do corpo (Pediculus humanus humanus) terão divergido dos piolhos da cabeça (Pediculus humanus capitis) e da pele coberta com pelos.Refira-se, a propósito, que o genoma do Pediculus humanus humanus foi sequenciado em 2010 e publicado na revista PNAS.O uso de vestuário terá facilitado aos nossos antepassados a migração para latitudes mais elevadas com climas mais rigorosos. Uma vez que as peças de vestuário raramente fossilizam, o estudo indirecto recorrendo ao nosso mais velho insecto parasita, vem reforçar a perspectiva do desenvolvimento cultural e tecnológico ocorrido em humanos modernos em África em períodos mais recentes da nossa evolução e antes de novas e últimas migrações por todo o planeta. António Piedade

Se 2010 foi o Ano da Biodiversidade, o Programa para o Ambiente das Nações Unidas declarou que 2011 seria o "Ano Internacional do Morcego", com o intuito de defender esse mamífero voador: ver aqui.

Neste Natal, Porge Paiva, botânico e professor da Universidade de Coimbra, enviou aos muitos amigos que tem espalhados pelo mundo o seu vigéssimo cartão "ambientalista" de Boas-Festas.Com fotografias e texto originais - em versão portuguesa e inglesa -, impressos num papel de qualidade, não dispensam a personalização dos votos de época, escritos pela sua mão.Receber um postal destes, com existência física, é manifestamente um privilégio. E "não teria o mesmo efeito se fosse enviado por correio electrónico", nisto concordo em absoluto com Jorge Paiva.O postal deste ano, intitulado A Biodiversidade e a Humanidade, e que apresenta duas imagens do Narissus calcicola, pode contempar-se abaixo. O texto é o que se segue:"Um desenvolvimento só será sustentável se houver preservação da Biodiversidade, o que não tem vindo a acontecer em parte alguma no Globo. É isso que os governos, políticos, industriais, assim como todas as pessoas necessitam, urgentemente, de perceber. Uma correcta elucidação da população, com programa bem elaborados nas Estações de Rádio e Televisão Públicas e sem uma educação ambiental bem programada nas escolas, a preservação dos outros seres vivos será descurada e a Biodiversidade irá diminuir drásticamente. É fundamental que todos se capacitem que sem a Biodiversidade não sobreviveremos e, quanto mais elevada ela for, maior a probabilidade de sobrevivência da nossa espécie. Os outros seres vivos não são só a fonte dos nossos alimentos: como também das substâncias medicinais que utilizamos (cerca de 8o% dos medicamentos são extraídos de plantas e 90% são de oriegem biológica); dos nosso vestuário (praticamente tudo o que vestimos é de origem animal ou vegetal); da energia que necessitamos (lenha, petróleo, ceras, resinas, etc.); da maioria dos materiais de construção e mobiliário que usufruímos; etc. Até grande parte da energia hidro-eléctrica que consumimos não seria possível sem a contribuição de outros seres vivos, pois embora a energia eléctrica possa estar a ser produzida pela água de uma albufeira esta tem de passar pela turbinas e estas precisam de óleos lubrificantes. Esses óleos são estraídos do «crude» (petróleo bruto), que é de origem biológica. No entanto, em vez de preservarmos a Biodiversidade temos vindo a diminuí-la drasticamente. No passado já utlizámos cerca de 10.000 espécies de plantas na nossa alimentação, mas actualmente a base alimentar dos países industrializados baseia-se em cerca de 20 espécies de vegetais, entre os quais, 8 espécies de cereais (milho, milho-miúdo, arroz, trigo, centeio, cevada, aveia e sorgo) e em carne de apenas 5 espécies de animais (porco, frango, vaca, ovelha, cabra). Durante a minha já longa vivência (curtíssima para a idade da terra) desapareceram inúmeras espécies, quer animais, como, por exemplo, o pato-das-marianas (Anas oustaletis), dado como extínto em 1981 e a foca-monge-das-caraíbas (Monachus tropicalis), dada como extínta em 2008; quer vegetais, como, por exemplo, o azevinho-da índia (Ilex gardneriana), dado como extínto em 1998 e a Armeria arquata, do litoral Sul de Portugal, não observada há mais de um século; quer de outros filos como o cogumelo-quinino (Fomes officinalis), que não contém quinino e, que apesar de ser um dos cogumelos mais compridos e ter uma vida média de cerca de 50 anos, está extínto na Europa (actualmente só ocorre na América do Norte) por excessiva colheita devido aos seus atributos medicinais. Particularmente vulneráveis são os endemismos de área restrita, como, por exemplo, o endemismo ibérico (Narcissus willkommii), dado como extínto em Portugal, mas, felizmente, redescoberto em populações residuais no Algarve e endemismos lusitanos, Narcissus scaberulus e Narcissus calcicola.Sem elevada Biodiversidade a Humanidade não sobreviverá."

Tanto quanto é possível saber, com a tecnologia e conhecimentos geológicos actuais, quer o fósforo quer o arsénio, e seus derivados óxidos, estiveram presentes em abundância biodisponível antes do início da vida no planeta Terra (aqui). Compostos de arsénio até estiveram em níveis de concentração tóxicos para as actuais formas de vida, em locais onde a vida existiu e deixou registos. Por outro lado, existem inúmeras evidências de que antes do desenvolvimento de bactérias fotossintetizantes, compostos de arsénio foram mobilizados pela vida unicelular para a obtenção de energia através de processos de oxi-redução (ver aqui por exemplo).A convivência do arsénio com a vida emergente está registada na existência de complexos proteicos respiratórios, genericamente designados por arsenato reductases, presentes em algumas bactérias anaeróbias (ou seja que não precisam de oxigénio molecular para os seus processos energéticos). De facto, a utilização de compostos de arsénio pela vida, para processos de vida, são conhecidos pelo menos desde o princípio deste século. Em 2001, uma bactéria, a Thermus HR13, foi identificada numa fonte geotermal com temperaturas próximas dos 100 ºC, e caracterizada pela sua capacidade de utilizar o “venenoso” arsénio inorgânico, em processos “respiratórios” na ausência de oxigénio!Igualmente “disponíveis” para integrarem a viagem evolutiva da vida, a prevalência do fósforo, em aparente detrimento do Arsénio, terá tido mais a ver com a estabilidade dos compostos formados pelo primeiro com o oxigénio e com os outros elementos denominadores comuns na equação da vida (hidrogénio, carbono, nitrogénio, enxofre).Em seres aeróbios, quer unicelulares ou multicelulares, o arsénio inorgânico e os sais de arsenato, interferem com o normal funcionamento metabólico. Causando stress oxidativo, inactivando proteínas, entre outras “bisbilhotices” bioquímicas, a semelhança dos arsenatos com os fosfatos, por exemplo, permite aos primeiros substituírem-se aos segundos, perturbando funções vitais.Os compostos de arsénio são estruturalmente “parecidos” com certas matérias-primas necessárias ao metabolismo celular. Quase se poderia dizer que alguns compostos de arsénio são autênticos Cavalos de Tróia. Arsenatos são transportados para o interior celular pelas mesmas proteínas membranares que transportam os tão necessários (ler mais á frente) fosfatos.O engodo biomolecular está inscrito ainda mais profundo na intimidade celular. A frequência da substituição é suficientemente elevada para ser “rentável”, na bioeconomia celular, o investimento evolutivo de proteínas anti-arsénio (ver aqui). De facto, algumas espécies de bactérias possuem genes de resistência ao arsénio (ver aqui). Os perigos da substituição, a toxicidade do arsénio e companhia, são tanto maiores quanto as parecenças com o fósforo e seus derivados. E isto apesar da clara diferença química elementar. O fósforo (símbolo químico P) é constituído por 15 protões e 15 neutrões, o arsénio (símbolo químico As) por 33 protões e 33 neutrões. As propriedades semelhantes, mas com nuances reactivas diferentes, são dadas pelo mesmo tipo de configuração electrónica de valência (3s2 3p3 para o P, 4s2 4p3 para o As), ou seja, pelas semelhantes possibilidades de interacção com outros átomos. Rodeados pelos mesmos átomos, com que pode interagir da mesma forma do que o fósforo, o arsénio insiste em perturbar algumas formas de vida, como a nossa. E porque é que o fósforo é essencial à vida? O anião fofasto (PO42-) é parte integrante do esqueleto da estrutura helicoidal da molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico), “argamassa” dos nossos genes, assim como de outros tipos de ácidos nucleicos como sejam os “multifacetados RNAs (ácidos ribonucleicos). Mal formações embrionárias e a acção teratogénica dos arsenatos, são há muito conhecidas pela interferência destes na estabilidade genética necessária ao desenvolvimento normal (ver aqui).As células utilizam as ligações que o grupo fosfato estabelece para armazenar e transportar energia sendo a adenosina-tri-fosfato, ou ATP, a moeda energética franca a nível da biosfera terrestre.Os fosfolípidos que formam as membranas celulares têm, como o próprio nome indica, fósforo na sua constituição. A presença do grupo fosfato na constituição lipídica é responsável, em grande parte, pelas propriedades membranares intrínsecas à vida em meio aquoso. Compostos com o grupo fosfato, como o AMPc, o GTP, são ainda utilizados pela célula para comunicar com outras células ou para regular o fluxo e a transdução de informação, por exemplo, hormonal. De facto, a adição de um grupo de fosfato (designado por fosforilação) pode activar ou desactivar a função fisiológica de determinada proteína, ligando ou desligando determinada via metabólica e/ou de sinalização celular em resposta a um sinal hormonal, factor de crescimento, entre muitos outros.Por fim, não é preciso grande imaginação, ou mais informação, para entender os distúrbios que as substituições por aparências podem causar na fina organização da vida. António Piedade

Texto, ligeiramente editado, do meu livro "A Coisa Mais Preciosa que Temos" (Gradiva), que se encontra esgotado:Fala-se hoje muito das extraodinárias proezas da biologia moderna: por exemplo, a clonagem de seres vivos, que já foi feita em mamíferos e que poderá ser feita em seres humanos; e, outro exemplo, a decifração do genoma de seres vivos, que já foi feita de forma completa para alguns animais, incluindo os humanos. Decerto que o que hoje se faz e discute é apenas uma pálida imagem do “admirável mundo novo” que está para vir. Muito do que ainda não se fez será provavelmente feito. Curar doenças hoje incuráveis, reparar órgãos deficientes, prolongar a vida humana para além dos actuais limites são possibilidades hoje em aberto que, mais cedo ou mais tarde, serão concretizadas. Ao mesmo tempo, algumas consequências de uma intervenção artificial nos processos, até agora apenas naturais, da evolução biológica levantam sérias dúvidas, decerto fundadas e legítimas, sobre as fronteiras não do possível, mas do permissível. Será o anunciado mundo novo um sonho ou um pesadelo? Não sabemos, talvez uma mistura dos dois, restando apenas saber em que proporções. Como disse o físico Niels Bohr “As previsões são sempre difíceis, mas são-no principalmente quando se referem ao futuro.”O nosso actual conhecimento do mundo da biologia, assim como a panóplia de possibilidades técnicas que com base nele se entreabrem, baseia-se no conhecimento do mundo físico-químico. Hoje sabemos que os átomos de que os seres vivos são feitos obedecem às mesmas leis físicas que quaisquer outros átomos: trata-se das leis da mecânica quântica, o capítulo da física que ficou concluído em finais dos anos vinte do século passado por um grupo de jovens (Heisenberg, Schroedinger, Dirac, etc.) depois do impulso inicial dado pelo “patriarca” Niels Bohr. Os seres vivos são feitos de células, que, por sua vez, são feitas de moléculas que, por sua vez, são feitos de átomos. Uma mão cheia de átomos diferentes chega para formar toda a matéria viva; no entanto, eles combinam-se em moléculas de uma maneira muito complexa, por vezes quase inextrincável. A vida assenta na simplicidade das leis físicas, mas a sua extraordinária riqueza reside na diversidade das formas e funções que essas leis permitem. A mais famosa das moléculas da vida é precisamente o ácido desoxiribonucleico (na sigla portuguesa, ADN), a molécula em dupla hélice que contém o código genético – isto é, o “arquivo” do funcionamento da vida – que, para muitas espécies, foi já decomposto nos seus numerosíssimos elementos. O ADN foi descoberto em 1953 pelo físico Francis Crick e pelo biólogo James Watson, um feito que lhes valeu em 1962 o Prémio Nobel da Medicina e Fisiologia e que se encontra relatado em primeira mão no livro “A Dupla Hélice” de James Watson, um verdadeiro clássico da divulgação científica que entre nós foi publicado pela Gradiva.Francis Crick era um físico, adestrado nas técnicas da física, como a difracção por raios X, que serviram para descobrir a estrutura do ADN. Por seu lado, James Watson não era físico, mas conta no seu livro “A Passion for DNA: Genes, Genome and Society” (Cold Spring Press, 2000) como um livro de um físico – designadamente o austríaco Erwin Schroedinger, co-fundador da mecânica quântica - lhe mudou a vida. Aluno de licenciatura na Universidade de Chicago, nos Estados Unidos, o jovem Watson interessava-se por pássaros, quando, no livro de Schroedinger “O que é a Vida?” (existe uma edição portuguesa da Fragmentos, 1989) leu que o segredo da vida era o gene. Pois se o segredo da vida era o gene, Watson não hesitou em trocar os pássaros pelos genes. De excelente mas ignorado ornitologista passou a ser um dos mais célebres, talvez mesmo o mais célebre geneticista. No livro de Schroedinger, que influenciou não só Watson mas toda uma geração de biólogos, não se forneciam ainda soluções completas para a questão enunciada do título, mas apontavam-se pistas certeiras. Eram referidos, por exemplo, os trabalhos sobre os genes do físico Max Delbrueck, discípulo de Bohr que trocou uma promissora carreira de físico por uma ainda mais promissora carreira de biólogo molecular. Não é um facto muito conhecido, mas a biologia molecular é, de facto, obra dos físicos. Bohr encorajou alguns dos seus mais brilhantes discípulos a trocarem a física pela biologia, uma vez que a primeira estaria “completa” com o estabelecimento da teoria quântica e a segunda estaria “por completar” precisamente por via dessa mesma teoria. Os grandes mestres distinguem-se, além do mais, por sugerirem caminhos de futuro para os seus alunos, a partir de em previsões sagazes! Que os grandes mestres também se enganam é confirmado pela defesa que Bohr fez, a certa altura da sua vida, de que seriam necessárias novas leis para a biologia, complementares das leis da física: não são, a biologia está de certo modo toda contida nas equações fundamentais da física.E o futuro, se é que sobre ele são permitidas previsões? Se a biologia molecular foi obra de físicos esclarecidos, poderá a biologia do futuro ser também obra de físicos? Hoje os biólogos são bastante mais que os físicos (basta ver o espaço que os seus artigos ocupam nas revistas científicas mais importantes, como a Nature e a Science). Os alunos de Biologia também são bastante mais (e, em média, melhores) do que os alunos de Física. Os dinheiros investidos na investigação biológica são bem mais do que os dinheiros investidos na pesquisa física. Finalmente, os perigos potenciais de utilizações desumanas dos conhecimentos da Biologia são bem maiores, se é que se podem quantificar, do que os perigos do mesmo tipo baseados directamente na Física. Assim como a Física foi a ciência de ponta do século XX, a Biologia poderá bem ser a ciência de fronteira do século XXI. Mas continuarão os físicos a ser precisos?Sim: não só serão precisos como serão indispensáveis. Trabalharão cada vez mais em cooperação com os biólogos, sendo na actividade conjunta de certo modo espúria a distinção entre as disciplinas. A biofísica é tanto biologia como física, sendo hoje um domínio de ponta de uma e de outra. A biologia moderna não é a continuação da física com outros meios, mas é a continuação da física com os mesmos meios, os mesmos instrumentos, o mesmo estilo de pensar. O ADN foi identificado, nos anos 50, usando técnicas físicas de raios X. Os segredos genéticos contidos no ADN estão a ser decifrados usando métodos que são mais da física e da informática do que propriamente da biologia clássica. Os princípios, subjacentes à busca do código genético, de simplicidade e elegância (em doses que bastem) são princípios apreendidos na física.Watson, que foi director do Projecto do Genoma Humano (o projecto público para a decifração dos genes humanos, que esteve em competição com o projecto privado, dirigido por Craig Venter) conhece bem a importância dos princípios da física e do seu braço armado que é formado pela electrónica, pelos computadores e pelo software. O jovem Watson leu no livrinho de Schroedinger este passo:“Até que ponto a física e a química poderão explicar, no espaço e no tempo, os fenómenos que ocorrem dentro dos limites espaciais de um organismo vivo? (...) A manifesta incapacidade da Física e da Química actuais [em 1943, quando o austríaco Schoedinger, fugido ao nazismo, proferia as suas conferências públicas no Trinity College, na cidade irlandesa de Dublin] para explicar estes fenómenos não implica, de modo nenhum, que se possa pôr em dúvida que esses fenómenos sejam demonstráveis por ambas as ciências.”Leu, acreditou e porfiou para o conseguir. Mas há ainda muito por fazer...Schroedinger previu correctamente o futuro da física e da biologia. E o jovem Watson, depois de ter lido o livro de divulgação de Schroedinger, dedicou-se a concretizar essa previsão. Hoje, há jovens estudantes, não interessa se de física ou de biologia, a ler com entusiasmo A Dupla Hélice ou os livros mais recentes de Watson sobre o genoma humano...

Para além das bactérias com arsénio, outra possibilidade espectacular, embora meramente especulativa, são as formas de vida baseadas no silício em vez de carbono. À partida parece um bom candidato: tem o mesmo número de electrões na camada exterior e pode formar o mesmo tipo de ligações químicas do que o carbono.A vida como a conhecemos, aparentemente não se fez com elementos ao acaso, nem exclusivamente pelo seu potencial de ligação química. Fez-se essencialmente com os elementos mais abundantes, que tendem a ser os mais leves (uma vez que os núcleos dos átomos se formam por fusão de núcleos mais leves, a partir do hidrogénio). Os quatro elementos mais abundantes nas organismos vivos (hidrogénio, carbono, azoto e oxigénio) tem números atómicos (n.a.) abaixo de 8. E o fósforo 15. O arsénio (n.a. 33) e o silício(n.a 14) são mais pesados e logo menos abundantes que os seus respectivos vizinhos de cima na tabela periódica (fósforo e carbono).

O "Público" on-line anuncia hoje o "Sense wall", um ecrã multitoque criado no Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Ciências da Universidade de Coimbra. Um protótipo já esteve no Museu da Ciência daquela Universidade, na exposição sobre Darwin, que esteve antes da actual exposição "Ver a República". ESte é o vídeo do jogo da evolução naquele equipamento:Puddle of Life - Darwin Exhibit from SenseBloom on Vimeo.

Crónica publicada no "Diário de Coimbra". (Foto: imagem de satélite do Lago Mono, na Califórnia)No passado dia 3 de Dezembro a revista Science publica um artigo da responsabilidade de microbiologistas da NASA, no qual estes alegam terem identificado uma estirpe bacteriana da família Halomonadaceae, designada por GFAJ-1, capaz de crescer substituindo os átomos de fósforo das suas biomoléculas por arsénio. Assim sendo, os exploradores em demanda da existência de vida fora do planeta Terra, poderiam adicionar este outro elemento á lista daqueles que são utilizados para monitorizar a procura, e que são, por agora, hidrogénio, carbono, nitrogénio, oxigénio, enxofre e fósforo.Como é habitual, a comunidade científica em geral, e os especialistas em microbiologia em particular, analisaram minunciosamente o artigo e os materiais adicionais fornecidos pelos autores e pela revista Science. Rapidamente, foram publicados em diversos meios (outras revistas como a Nature, edições electrónicas, blogues, etc.) reacções que, em resumo, indicam o seguinte: através da análise dos dados publicados pelos autores, não se pode concluir que a bactéria em causa tenha substituído fósforo por arsénio como solução de adaptação ou de sobrevivência à escassez do primeiro e à abundância do segundo. Por outras palavras, os dados apresentados não sustentam todas as alegações e conclusões dos microbiologistas da NASA!A comunicação social deu voz a diversos comentadores. Estes tentaram explicar e descodificar o conteúdo e implicações do artigo publicado, principalmente como resposta ao comunicado da NASA e à potencial aplicação da descoberta na procura de vida exoplanetária. Mas o entusiasmo público esmoreceu à medida que a normal análise e avaliação pelos pares científicos fez emergir reticências e pontos finais. É que para outros microbiologistas de laboratórios internacionais, os investigadores da NASA fizeram má ciência, forçando os resultados a suportar o que eles queriam à partida mostrar: que um tipo de bactéria extremófila, que vive em ambientes extremos, como o do lago Mono na Califórnia, era capaz de utilizar arsénio nas suas funções vitais. Aliás, a análise rigorosa dos mesmos resultados que apresentam no artigo não suportam tal conclusão e até já foi sublinhado a ausência de experiências de controle necessárias para retirar qualquer outra interpretação (ver este bom exemplo)!Mas, porquê o arsénio? Por se encontrar em abundância no Lago Mono?Por um lado, estando este elemento químico, e compostos dele derivados, normalmente associado a problemas de toxicidade na sua relação com os seres vivos, a sua incorporação em processos e moléculas vitais amplia, naturalmente, o espanto e a estranheza desta aparente habilidade irónica da vida. E galvaniza a procura de biodiversidade em condições adversas e extremas!Por outro lado, fósforo e arsénio pertencem ao mesmo grupo (15 - VB) da classificação periódica dos elementos. Partilham propriedades físico-químicas semelhantes, com variações na sua reactividade. Por exemplo, as ligações químicas que o arsénio pode estabelecer com quatro átomos de oxigénio, formando o ácido arsénico (H3AsO4), são menos estáveis do que quando estas são estabelecidas com o fósforo. De facto, o composto que resulta no último caso, o ácido fosfórico (H3PO4) e os seus correspondentes sais fosfatados são ubiquamente utilizados pela vida.Com a eventual substituição directa de átomos de fósforo (símbolo químico P e número atómico 15) nas biomoléculas referidas, por átomos de arsénio (símbolo químico As e número atómico 33) e sendo este maior, prevêem-se perturbações na estrutura, estabilidade e, consequentemente, na funcionalidade reactiva das biomoléculas, com reflexo na viabilidade das funções vitais.Tanto quanto se sabe, os processos bioquímicos íntimos à vida dependem de interacções espaciais tridimensionais entre os átomos que formam as moléculas dos processos vitais. Se um desses átomos é substituído por um outro maior, essas interacções são alteradas na sua estabilidade, na sua reactividade, no tempo necessário para que uma determinada reacção possa ocorrer. Neste ano dedicado à biodiversidade, o aparecimento de um potencial outro elemento químico entre os essenciais à vida, até parece uma formulação de boas-vindas ao próximo ano que se aproxima. Até porque o de 2011 foi dedicado pela UNESCO à Química. No mínimo, uma passagem de testemunho muito interessante.Mas porquê o arsénio?António Piedade

Segunda parte de uma entrevista (ver 1ª parte aqui), sobre cancro, com o Doutor Alexandre Trindade, Investigador do grupo de "Desenvolvimento Vascular" da Faculdade de Medicina Veterinária, UTL e do Instituto Gulbenkian de Ciência. Publicada no “Diário de Coimbra”.António Piedade - O que é que se sabe sobre o potencial neoplásico de células estaminais somáticas? Há alguma semelhança entre as primeiras células de um tumor e as células estaminais somáticas?Alexandre Trindade - A ideia vigente é que, retirando da equação factores ambientais, todas as células têm o mesmo potencial de mutação. Assim, o factor mais importante para que um conjunto de células de um tecido tenha um potencial oncogénico mais elevado é a existência de mutações herdadas. A ideia de que existem células com carácter estaminal num tumor é relativamente recente e alvo de um grande esforço na investigação. Descobriu-se que essas células são muitas vezes responsáveis pelos relapsos tumorais que acontecem a seguir a tratamentos de quimioterapia, pois estas células não são sensíveis a estes tratamentos. Pensa-se também que estas células tumorais estaminais podem ser também responsáveis pelo processo de metastização. Portanto, estas células, que compõem apenas uma percentagem mínima da população de células tumorais, têm uma importância elevadíssima no desenvolvimento tumoral e uma relevância muito alta também para a eficácia dos tratamentos.É muito complicado confirmar se as primeiras células de um tumor são estas células tumorais estaminais ou se estas se desdiferenciam em algum momento após o aparecimento do tumor. Pensa-se que na realidade ambas as situações possam acontecer. Haverão tumores que se formam a partir de células estaminais somáticas que ganham características cancerígenas e tumores que se formam a partir de células diferenciadas e que ao longo do seu desenvolvimento ganham um conjunto de células que, através de desdiferenciação, ganham características de células estaminais.AP - Apesar da gravidade para um organismo quando nele se desenvolve um cancro, é conhecido no processo tumoral algum papel na evolução das espécies?AT - Que eu tenha conhecimento não. A única ligação que se pode fazer está no facto de ambos os processos se basearem na acumulação de mutações genéticas. O crescimento de um cancro procede de forma análoga à evolução de uma espécie, em que mutações vão sendo acumuladas e seleccionadas. A maioria não tem grande consequência directa, sendo consideradas silenciosas, mas algumas têm impacto na função de um ou vários genes. Nesse momento ocorre selecção e a célula pode ser eliminada por apoptose ou como alvo do sistema imunitário. Se por acaso a mutação não induzir a morte celular directa ou indirecta então vai permanecer. No caso de conferir a perda do controlo do ciclo replicativo celular, por exemplo, vai conferir a essa célula uma vantagem replicativa, fazendo com que ela acabe por se multiplicar muito mais depressa que as células vizinhas, não transformadas, dando origem a um tumor. Esse tumor vai continuar a acumular mutações, mais depressa que as células não transformadas devido ao ciclo celular acelerado, aumentando a possibilidade de ganhar características malignas. Por outro lado, a evolução das espécies baseia-se largamente na aquisição de novas características que confiram vantagem reprodutiva ao nível do organismo, o que não é caso do cancro em que o conceito é aplicado ao nível celular.AP - Regressando ao processo de angiogénese, podemos dizer que ele é crítico para o desenvolvimento de um cancro? Que factores influenciam a arquitectura e a construção de vasos sanguíneos a partir dos já existentes?AT - O processo de angiogénese é um dos marcos da tumorigénese. O desenvolvimento da vasculatura procede de maneira descontínua. É baseado na interacção de factores que promovem a activação das células endoteliais, componentes celulares dos vasos sanguíneos, e factores que inibem a activação dessas mesmas células. Permanentemente há uma luta entre factores que promovem e inibem, promovendo no global um estado de estabilidade à vasculatura e permitindo um crescimento controlado quando há necessidade. Quando um cancro atinge um tamanho crítico ele necessita de recrutar vasos sanguíneos para permitir que continue a crescer. Assim ele começa a secretar factores de crescimento endoteliais que vão activar a vasculatura vizinha. É este estímulo externo que acaba por virar a balança em favor dos factores activadores e assim permitir que a vasculatura seja activada e comece a crescer na direcção do tumor. Como a vasculatura dos tumores é formada neste processo acelerado, em que a balança dos reguladores está fortemente virada para a activação, os vasos que se formam são largamente malformados e pouco funcionais, quando comparados com vasos sanguíneos de qualquer outro orgão normal. Estes vasos não são maduros, tendo uma camada de músculo liso, que normalmente cobre os vasos sanguíneos dando-lhes estrutura, mal organizada e muito permeável. Esta anormalidade é responsável por um aumento de pressão entre as células do tumor, que se reflecte numa maior dificuldade em que drogas quimioterapêuticas entrem no tumor para matar as suas células.AP - Travar a angiogénese parece ser um bom alvo terapêutico para tratar tumores e cancros sólidos. Quais são as fronteiras do conhecimento nesta área?AT - Em 1971 Judah Folkman, médico investigador, lançou a ideia pioneira que os tumores necessitavam de formar novos vasos sanguíneos para crescer e que uma terapia que impedisse esses vasos de crescer poderia impedir o crescimento tumoral. Em 1998 o mesmo investigador disse que se alguém tivesse cancro e fosse um ratinho ele podia tratá-lo. Desde essa altura já saíram para o mercado vários agentes biológicos que actuam sobre a neo-vasculatura tumoral, bloqueando o seu desenvolvimento. No entanto nós ainda aqui estamos a estudar esta área. A razão para isso é que as drogas actuais não revelaram ter nos humanos o mesmo efeito que no modelo ratinho. Não se sabe bem porque é que isto acontece, talvez tenha a ver com a estratégia terapêutica usada mas o mais provável é que no fundo acabe por, mais uma vez, apenas reflectir a heterogeneidade desta classe de doenças que chamamos de cancro. Os trabalhos em modelo ratinho de um tipo de cancro reflectem apenas uma pequena proporção dos pacientes humanos com esse cancro. Daí que administrar uma dada terapia em pacientes humanos acabe por produzir os efeitos observados em ratinho apenas num subgrupo de pacientes. Na minha humilde opinião, a maior fronteira está na detecção de quais pacientes serão responsivos às várias formas de terapia que vão surgindo, no fundo, em detectar quais dos pacientes têm tumores mais semelhantes àqueles em que as drogas foram estudadas em modelo ratinho. Para que este modelo possa funcionar serão necessários agentes biológicos que sejam dirigidos a todas as vias de sinalização molecular envolvidas na regulação do crescimento tumoral e da angiogénese, para que no futuro os médicos possam escolher quais combinações serão mais efectivas para cada paciente.

A ciência vive da discussão. Mão amiga fez-me chegar este post de uma microbióloga da Universidade de British Columbia que discute as recentes descobertas anunciadas pela NASA. Pode também ser lido com proveito o post sobre o assunto de Carlos Oliveira, que se tem especializado em exobiologia.

Primeira parte de uma entrevista, sobre cancro, que fiz ao Doutor Alexandre Trindade, Investigador do grupo de "Desenvolvimento Vascular" da Faculdade de Medicina Veterinária, UTL e do Instituto Gulbenkian de Ciência.António Piedade - O que é o cancro?Alexandre Trindade - Existe um conjunto de doenças caracterizadas por multiplicação acelerada de células de um tecido. Normalmente o resultado mais visível dessas doenças é a formação de uma massa tumoral, embora no caso das leucemias tal possa não acontecer. Inicialmente estas doenças são benignas, o que não quer dizer que não tenham um efeito negativo para a vida dos pacientes. A palavra cancro descreve o estado em que estas doenças adquirem características malignas comuns, multiplicação descontrolada de um conjunto de células de um tecido, invasão e destruição do tecido saudável rodeante e propagação para locais secundários no organismo, formando metástases. Cada cancro em cada paciente é um caso único e em permanente alteração devido à sua instabilidade genética. Esta é a razão pela qual é tão difícil tratar um paciente com cancro.AP - No geral e no contexto de um mesmo tecido, há células mais propensas do que outras a serem nucleares no desenvolvimento tumoral?AT - O processo de tumorigénese é totalmente dependente da acumulação de mutações génicas, ou seja, de alterações no código genético, em genes promotores ou supressores de tumores. Como o processo de mutação é aleatório, um indivíduo que nasça sem mutações nesses genes terá basicamente a mesma probabilidade de desenvolver um tumor a partir de qualquer célula de qualquer tecido. No entanto, como é o caso em formas de cancro hereditárias, se um indivíduo nascer com uma mutação específica num determinado gene promotor ou supressor de tumores irá ter maior probabilidade de desenvolver cancro num determinado tecido. Como exemplo, uma pessoa que nasça com uma mutação em BRCA1, um supressor tumoral, terá maior probabilidade de desenvolver cancro da mama, e um pessoa que nasça com uma mutação em APC, outro supressor tumoral, terá maior probabilidade de desenvolver cancro colorectal.Dentro de um mesmo tecido, o processo de acumulação de mutações acontece de forma independente em cada célula. Assim, num processo estocástico acaba por ser seleccionada uma célula, que mais depressa acumulou um conjunto de mutações suficientes para que deixe de ter a sua replicação, o processo pelo qual se divide, regulada. Esta célula dará então início à formação de uma massa celular, um tumor, que poderá continuar a acumular mutações e a desenvolver-se até constituir um cancro.No contexto do organismo, retirando a questão de mutações pré-existentes, o factor mais importante para o desenvolvimento tumoral é o ambiental. Por exemplo, o fumo do tabaco ou contaminantes químicos na comida vão produzir uma pressão carcinogénica sobre os pulmões ou o tracto digestivo, respectivamente, acelerando o processo cancerígeno nesses respectivos orgãos.AP - Como é que as células tumorais, em acelerada divisão, "comunicam" as suas necessidades em nutrientes e oxigénio aos tecidos sãos circundantes?AT - As células tumorais fazem uso de todas as ferramentas celulares que lhe estão disponíveis. No fundo acabam por actuar de forma viral, subvertendo não só a maquinaria celular como também alterando o microambiente que as rodeiam de forma a torná-lo mais favorável a suportar o seu crescimento.Nesse sentido, as células tumorais secretam factores de crescimento que promovem a formação de novos vasos sanguíneos. A irrigação sanguínea do tumor permite que lhe cheguem mais nutrientes e oxigénio, de modo a suprir as suas necessidades e permitir a continuação do seu crescimento.AP - O que é que provoca a construção de novos vasos sanguíneos até elas?AT - Todos os tumores conseguem crescer até ter cerca de 2mm de diâmetro sem necessitarem de formar novos vasos sanguíneos. A partir desse volume um tumor só consegue crescer se activar o "interruptor angiogénico", ou seja, se activar a expressão de factores angiogénicos que estimulam o crescimento de novos vasos sanguíneos. Esses vasos crescem a partir da vasculatura rodeante e invadem o tumor, aumentando a sua irrigação sanguínea. O estímulo que desencadeia este interruptor é precisamente a falta de oxigénio, mais conhecida por hipóxia, no centro do tumor em crescimento.(continua)