Cientistas descobriram que… preparou um texto especial para nossos leitores. Reunimos três pesquisadores das áreas de Biologia/Biomedicina, Física e Química para explicar as grandes descobertas que renderam os prêmios Nobel de Medicina, Física e Química de 2017. Aproveitem!

Prêmio Nobel Medicina / Fisiologia: controle do ritmos circadianos

Por Ricardo Castilho Garcez – Dpto de Biologia Celular, Embriologia e Genética da UFSC

Por que existem plantas que só florescem a noite? Por que alguns tipos de mosquitos são mais ativos a noite, outros durante o dia? Por que sentimos sono a noite? Essas foram perguntas que nortearam as pesquisas realizadas por Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash and Michael W. Young, os ganhadores do Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia de 2017. Mas antes deles, outros pesquisadores já se faziam essas perguntas!

No século 18, Jean Jacques d’Ortous de Mairan observou que uma planta que dobra suas folhas ao anoitecer (no Brasil conhecida como Maria Dorminhoca), continua fazendo isso no mesmo horário, mesmo se mantida no escuro. Outros pesquisadores observaram que não somente as plantas, mas animais também apresentavam comportamentos controlados por um relógio biológico interno.

Na década de 1970, Seymour Benzer demonstrou que mutações em determinados genes de Drosophila sp eram capazes de interferir com o funcionamento desse relógio biológico interno. Em 1984, Jeffrey C. Hall e Michael Rosbash isolaram um gene que foi batizados de Period. Esse gene dá origem a uma proteína de mesmo nome que é produzida durante a noite e degradada durante o dia. Essa proteína é capaz de bloquear a sua própria expressão, ou seja, se a célula já tem grande quantidade de Period, ela para de produzir. Mais tarde Michael W. Young descobriu como a proteína Period conseguia controlar a sua própria expressão e de outros genes.

Essas descoberta permitiram entendermos melhor o funcionamento do nosso organismo. O nosso bem-estar é afetado quando existe um desajustes entre nossas atividades e esse relógio biológico interno. Um bom exemplo é quando viajamos para diferentes fusos horários e experimentamos o “jet lag“. Existem indícios que o desalinhamento crônico entre nosso estilo de vida e o ritmo do nosso relógio biológico interno está associado ao aumento do risco de várias doenças, como câncer, diabetes, doenças neurológicas entre outras. Para sabe mais acesse o comentário no site do Prêmio Nobel.

Prêmio Nobel de Física: ondas gravitacionais

Por Keli Seidel – Dpto. de Física, UTFPR e Paula Borges Monteiro – Grupo de Física Teórica, IFSC

Os cientistas contemplados com o Prêmio Nobel em Física de 2017 são os responsáveis pela detecção direta das ondas gravitacionais previstas por Einstein há pouco mais de 100 anos atrás. Foram três os laureados: Barry Barish e Kip Stephen Thorne, cientistas estadunidenses e Rainer Weiss, que é alemão naturalizado americano.

Para facilitar a compreensão, cientistas descrevem as “ondas gravitacionais” como se fossem “ondas no oceano cósmico”. Podemos descrever esse oceano cósmico ou “espaço-tempo” como um tecido de lycra esticado e preso em suas pontas (ver vídeo acima). Qualquer objeto colocado sobre esse tecido provocará uma deformação no tecido e dois objetos tenderão a ficarem juntos. Este movimento de aproximação é capaz de causar perturbações que chamamos de ondas gravitacionais, assim como as ondas produzidas pelo movimento de uma pedra lançada sobre a superfície de um lago. Einstein já previu tal fenômeno há mais de um século, afirmando que o espaço-tempo (“o tecido”) pode sofrer perturbações devido às ondas gravitacionais criadas pela presença de objetos muito massivos e acelerados (como por exemplo, a colisão de buracos negros). Assim, de acordo com a teoria da Relatividade Geral de Einstein, a gravidade não é uma força de atração, mas sim, uma distorção deste “tecido” que descreve o espaço-tempo. O problema de detectar as ondas gravitacionais e confirmar a teoria de Einstein pode ser comparado ao problema de escutar alguém falando baixo do seu lado em um show de rock.

Após anos de pesquisa, as ondas gravitacionais foram detectadas pela primeira vez em 2015 no LIGO (Laser Interferometer Gravitational- Wave Observatory) ligado ao Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) – Estados Unidos da América. O projeto possui equipamentos capazes de detectar as ondas gravitacionais chamados interferômetros, separados por mais de 3 mil quilômetros um do outro: um em Washington e outro no estado da Lousiana, EUA. Este, é o equipamento de maior resolução já construído pelo Homem, capaz de “ouvir” este pequeno sinal produzido por ondas gravitacionais.

Weiss fez questão de destacar a importância dos mais de mil pesquisadores envolvidos na pesquisa com resultado publicado na revista científica PHYSICAL REVIEW LETTERS (https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102). Este trabalho conta com a participação de grupos brasileiros do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) do IFT-UNESP (Instituto de Física Teórica da Universidade Estadual Paulista).

Prêmio Nobel de Química: crio-microscopia eletrônica

Por Guilherme Razzera – Dpto. de Bioquímica, UFSC e Renata C. Kiatkoski Kaminski – Dpto. de Química, UFS

O prêmio Nobel de química do ano de 2017 foi dado aos professores Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson pelo desenvolvimento de uma técnica chamada de Cryo-EM, do inglês “cryo-eletron microscopy”. A microscopia eletrônica não é uma técnica tão nova assim, porém possuía o grande inconveniente de não ser útil para materiais biológicos, pois o feixe poderoso de elétrons destrói esse tipo de material. Além disso, a água em torno das biomoléculas evapora no vácuo exigido pela técnica, fazendo com que as estruturas entrem em colapso.

Cada um desses cientistas contribuiu de alguma forma para o desenvolvimento da crio-microscopia. Richard Henderson nunca desistiu de obter uma imagem atômica tridimensional de uma proteína (bacteriorodopsina), sempre propondo melhoramentos para a técnica de microscopia eletrônica. Joachim Frank desenvolveu o processamento de imagem que tornou as imagens que eram bidimensionais e distorcidas, imagens tridimensionais com bom foco. Jacques Dubochet permitiu a adição da água à microscopia eletrônica. Nos anos 80 ele desenvolveu uma forma de vitrificar água, resfriando rapidamente, solidificando a água (sem cristalizar) em torno das biomoléculas, mantendo a forma natural mesmo sob vácuo. Isso permitiu que visualizássemos estruturas biológicas com uma resolução surpreendente. Recentemente essa técnica foi utilizada para visualizar o vírus da Zika no Sistema Nervoso.

É importante ressaltar que o Brasil atua fortemente nessa área de biologia estrutural e recentemente vem enfrentando sérias dificuldades devido aos cortes no investimento em ciência, uma vez que para a manutenção de equipamentos de alta tecnologia é fundamental o contínuo investimento. O aporte planejado de recursos deve ser retomado para permitir o avanço não só de pesquisas na área de virologia, mas também de tantas outras essenciais para o crescimento e autonomia do país.

Não é de hoje que na ciência uma imagem vale mais que 1000 palavras. Para saber mais, acesse o comentário no site do Prêmio Nobel.