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Pesquisa revela como larva de besouro consegue produzir luz vermelha

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Larva do besouro Phrixothrix hirtus é um dos poucos organismos conhecidos capazes de produzir luz na cor vermelha

Phrixothrix hirtus: larva do besouro também é conhecida como larva-trenzinho (Scientific Reports/Divulgação)

São Paulo — A larva do besouro Phrixothrix hirtus – popularmente conhecida como larva-trenzinho – é um dos poucos animais conhecidos capazes de produzir luz na cor vermelha, além de luz verde-amarelada, mais comum entre espécies bioluminescentes. Em artigo publicado na revista Scientific Reports, pesquisadores brasileiros e japoneses descreveram como esse fenômeno ocorre.

A investigação foi conduzida com apoio da FAPESP e envolveu equipes da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), do Laboratório Nacional de Biociências do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNBio-CNPEM), em Campinas, e da University of Electro-Communications, no Japão.

“As espécies bioluminescentes sintetizam uma enzima conhecida como luciferase, que catalisa a oxidação de pigmentos do tipo luciferina, produzindo oxiluciferina e luz. Nosso estudo revelou que a luciferase da larva-trenzinho apresenta uma alteração em seu sítio ativo, região da enzima em que ocorre a reação química, e isso faz com que a luz vermelha, de menor energia, seja emitida”, contou à Agência FAPESP Vadim Viviani, professor da UFSCar em Sorocaba e coordenador da pesquisa.

Lanterna vermelha

O grupo liderado por Viviani já havia descrito em um trabalho anterior que mudanças no pH do meio ou a presença de metais pesados como o zinco podem fazer com que as luciferases de vagalumes, parentes próximos da larva-trenzinho, produzam luz vermelha em vez de verde.

Agora, como parte do doutorado de Vanessa Rezende Bevilaqua, o grupo demonstrou como esse fenômeno ocorre naturalmente na larva-trenzinho. O trabalho integra o Projeto Temático “Bioluminescência de Artrópodes”, financiado pela FAPESP.

Como explicou Viviani, o P. hirtus apresenta, durante a fase larval, diversas lanternas verdes no dorso e uma vermelha na cabeça, que serve para iluminar seu caminho no escuro. As luzes nas costas, segundo o pesquisador, têm a função de assustar predadores. Quando se tornam adultos, os machos perdem a lanterna vermelha e ficam apenas com duas verde-amareladas. Já as fêmeas adultas mantêm as duas cores.

Para descobrir as interações que resultam nesse tipo mais raro de bioluminescência, os pesquisadores brasileiros realizaram ao longo das últimas décadas a clonagem de várias luciferases e fizeram modificações em alguns de seus aminoácidos por meio de ferramentas de engenharia genética. Já o grupo japonês liderado por Takashi Hirano, da University of Electro-Communications, sintetizou uma série de luciferinas modificadas, que foram testadas por Bevilaqua em experimentos com as luciferases mutantes.

Resultados dos testes in vitro mostraram que as luciferinas que apresentavam uma estrutura molecular maior foram as que melhor interagiram com a luciferase da larva-trenzinho, produzindo luz vermelha com mais eficiência. No entanto, elas não interagiram bem com as luciferases que produziam luz verde ou amarela.

“Os análogos de luciferina que têm estrutura grande não encaixam bem nas luciferases que catalisam luz verde e amarela, que têm cavidade pequena no sítio ativo [local onde o substrato se encaixa]. Por outro lado, esses análogos grandes interagem bem com a luciferase que catalisa a emissão de luz vermelha. Isso nos indicou que a luciferase da larva-trenzinho tem uma cavidade grande em uma parte do sítio ativo, maior que a observada na enzima de outras espécies bioluminescentes”, disse Viviani.

“Nesse ambiente mais frouxo e com mais moléculas de água, a repulsão eletrostática entre a molécula produto da reação química [oxiluciferina] e a parede do sítio ativo da enzima [luciferase] torna-se menor. Consequentemente, uma luz de menor energia é liberada”, explicou Viviani.

Como as luciferases que produzem luz verde-amarelada têm um espaço reduzido no sítio ativo, isso faz com que a luciferina fique mais comprimida. “Desse modo, a repulsão eletrostática entre a oxiluciferina energizada e as paredes do sítio ativo da luciferase aumenta, liberando luz com maior energia, nas cores verde ou amarela”, disse o pesquisador.

A partir desse resultado, os pesquisadores começaram a testar novas combinações de luciferinas com luciferases modificadas da larva-trenzinho, até chegarem a pares capazes de emitir uma luz vermelha ainda mais afastada (vermelho extremo) e intensa que a produzida naturalmente pelo inseto. Segundo Viviani, essas combinações mais eficientes poderão ser usadas em pesquisas biomédicas no futuro.

“Os análogos de luciferina sintetizados pelo grupo japonês não são os primeiros a serem criados, mas têm as vantagens de terem maior atividade luminescente e espectro da luz mais deslocado para o vermelho, quando combinados especificamente com a luciferase da larva-trenzinho”, disse.

A princípio, a ideia é que a descoberta possa ser usada para melhorar a visualização de processos bioquímicos e celulares em tecidos de mamíferos que não absorvem luz vermelha, como sangue e músculos.

“Quando usamos luciferases que emitem luz verde, amarela ou azul não conseguimos visualizar bem os processos bioquímicos e patológicos que ocorrem nesses tecidos, pois pigmentos como a hemoglobina e a mioglobina absorvem a maior parte da luz desta cromaticidade”, disse,

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Ciência

Poluição do ar está ligada a abortos espontâneos na China, diz estudo

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Os abortos espontâneos não percebidos ocorrem quando um feto morre ou para de crescer no início da gravidez enquanto permanece no útero

China: Os níveis atuais de PM2,5 – pequenas partículas que podem penetrar profundamente nos pulmões – em Pequim ainda são quatro vezes maiores do que os recomendados pela Organização Mundial da Saúde (Jing Xuan TENG/AFP)

A exposição a poluentes transportados pelo ar na China aumenta o risco de abortos espontâneos não percebidos, nos quais o feto morre sem que a mulher grávida sinta nenhum sintoma perceptível, disseram pesquisadores nesta segunda-feira.

Estudos anteriores mostraram uma correlação entre poluição do ar e complicações na gravidez, mas a nova pesquisa – publicada na revista Nature Sustainability por uma equipe de pesquisadores de universidades chinesas – lança luz sobre um impacto pouco estudado da poluição.

O estudo constatou que a exposição a concentrações mais altas de material particulado no ar, bem como dióxido de enxofre, ozônio e monóxido de carbono, foi associada a um maior risco de aborto espontâneo não percebido no primeiro trimestre de gravidez.

Além disso, “o aumento do risco não é linear, mas se torna mais grave quanto maior a concentração de poluentes”, afirmou o estudo.

Os abortos espontâneos não percebidos ocorrem quando um feto morre ou para de crescer no início da gravidez enquanto permanece no útero, e normalmente são detectados durante exames de rotina de ultrassom semanas depois.

Pesquisadores de quatro universidades e da Academia Chinesa de Ciências acompanharam a gravidez de mais de 250.000 mulheres em Pequim de 2009 a 2017, entre elas 17.497 que sofreram abortos.

Os pesquisadores usaram medições de estações de monitoramento do ar próximas às casas e locais de trabalho das mulheres para medir a exposição dos sujeitos à poluição.

“A China é uma sociedade em envelhecimento e nosso estudo fornece uma motivação adicional para o país reduzir a poluição do ar ambiente, a fim de aumentar a taxa de natalidade”, disseram os autores do artigo.

Embora o estudo mostre uma ligação quantitativa entre poluição e abortos espontâneos não percebidos, confirmar uma ligação causal exigiria experimentação de laboratório eticamente carregada em embriões humanos, disse Shaun Brennecke, professor do Departamento de Obstetrícia e Ginecologia da Universidade de Melbourne, que não participou do estudo.

Os autores do artigo “tiveram a vantagem de basear o estudo em Pequim, que teve ao longo do estudo uma ampla gama de níveis de poluição e onde os níveis diminuíram com o tempo”, disse Brennecke à AFP.

Os autores do estudo não responderam ao pedido de comentário da AFP.

Os níveis de poluição do ar na capital da China caíram significativamente nos últimos anos, apesar das leituras de poluição diferirem drasticamente de dia para dia e entre partes da cidade.

Mas os níveis atuais de PM2,5 – pequenas partículas que podem penetrar profundamente nos pulmões – em Pequim ainda são quatro vezes maiores do que os recomendados pela Organização Mundial da Saúde.

A leitura média de PM2,5 por hora da cidade foi de 42,6 microgramas por metro cúbico de ar nos primeiros oito meses de 2019, de acordo com a AirVisual, o braço de pesquisa da empresa de tecnologia de purificação de ar suíça IQAir.

As descobertas do estudo são “consistentes com outros estudos sobre poluição do ar e aborto espontâneo, e também com outros estudos que documentam associações significativas entre poluentes do ar e parto prematuro”, ddise à AFP Frederica Perera, professora de saúde pública da Universidade de Columbia, que não participou do estudo.

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Ciência

Entenda a descoberta sobre baterias que venceu o prêmio Nobel de Química

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Criadores da bateria de lítio vencem Prêmio Nobel de Química em 2019

Nobel: vencedores do Prêmio de Química deste ano são os desenvolvedores da bateria de lítio (Johan Jarnestad/Academia Real das Ciências da Suécia/Reprodução)

São Paulo – Se hoje podemos utilizar os celulares e outros aparelhos eletrônicos portáteis o dia inteiro, é graças aos cientistas John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino – que receberam o prêmio Nobel de Química de 2019 pela criação das baterias de íons de lítio. Quando os pesquisadores começaram a desenvolver a bateria, na década de 1970, eles optaram pelo uso do lítio exatamente pela reatividade do metal – porém, após alguns testes, perceberam que teriam que estabilizar o material para evitar possíveis explosões ao recarregarem a bateria.

Por isso, os pesquisadores decidiram trocar o ânodo – que é o polo negativo – por outro elemento. Foi John Goodenough quem teve a ideia de utilizar os íons positivos do lítio para constituir a bateria, o que acarretaria em cerca de 4 volts de potencial.

Assim que começaram a utilizar o cátodo – polo positivo – do metal lítio sugerido por Goodenough, foi Akira Yoshino que conseguiu desenvolver a primeira bateria que poderia ser comercializada, a partir de um material feito de carbono que conseguiria armazenar os íons positivos do lítio. Nesse momento, em 1985, os cientistas estavam deixando de utilizar titânio na constituição das baterias.

 

Quando testaram a bateria desenvolvida por Yoshino, os cientistas perceberam que a bateria poderia ser recarregada cerca de 100 vezes seguidas sem que começasse a falhar. Uma das maiores vantagens desse tipo de bateria é que suas reações químicas não se atrapalham, portanto, a chande de ocorrer uma espécie de choque interno é pouca, deixando-as mais duráveis.

A potência e durabilidade são fatores que tornaram essas baterias extremamente importantes para a vida moderna, pelo fato de conseguirem garantir energia para aparelhos eletrônicos – smartphones, videogames portáteis, entre outros – durante um dia inteiro ou até mais. Confira, abaixo, uma representação em inglês postada pelo Twitter oficial do Prêmio Nobel sobre o funcionamento das baterias:

 

Os vencedores do Nobel de Química repartirão, entre em si, um prêmio de cerca de R$ 3,7 milhões de reais.

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Ciência

Revelado mistério das caixas que apareceram nas praias brasileiras

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Descoberta, feita durante pesquisa sobre derramamento de óleo no Nordeste, elucidou mistério que começou há um ano

Cargueiro transportava principalmente fardos de borracha bruta. (THYRONE/Getty Images)

Fortaleza – Enquanto tentavam decifrar as causas do derramamento de óleo no Nordeste, pesquisadores da Universidade Federal do Ceará descobriram que centenas de caixas de borracha, que começaram a aparecer misteriosamente nas praias brasileiras há um ano, pertenciam a um navio alemão abatido em 1944.

O navio foi torpedeado por tropas americanas perto do Recife, em janeiro daquele ano, durante a 2.ª Guerra Mundial. Os pesquisadores identificaram inscrições em alemão na placa metálica de uma das caixas. Foi a partir daí que uma pesquisa histórica elucidou o enigma.

“Conseguimos identificar um cargueiro, chamado Rio Grande, em um banco de dados americano sobre naufrágios no Atlântico Sul durante a 2.ª Guerra. Esse cargueiro transportava principalmente fardos de borracha bruta”, disse o oceanógrafo físico Carlos Teixeira.

Para confirmar a hipótese, pesquisadores fizeram uma simulação numérica computadorizada, em que são liberadas partículas no lugar do naufrágio. O resultado mostra que elas chegam exatamente ao litoral nordestino. Qualquer relação dos fardos com as manchas de petróleo está descartada.

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