fevereiro 2017
Ciência Na Frente
Do Infinitamente Pequeno ao Infinitamente Grande
Diferenciação celular: a parte do acaso
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| Numa célula, a expressão dos genes é aleatória: cada gene tem uma certa probabilidade de ser traduzido em proteína. Contudo, as células embrionárias diferenciam-se em tecidos homogéneos. |
Qual é o mecanismo que faz com que uma célula se diferencie num determinado tipo celular em vez de outro? Se durante muito tempo os biólogos viram esta transformação como o fruto de um programa genético, onde uma sucessão de reguladores se ativam numa ordem estabelecida, sabem atualmente que estes processos não são assim tão simples. Desde há algumas décadas, há trabalhos que sugerem que a expressão dos genes é, não uma cadeia bem oleada de acontecimentos, mas um fenómeno aleatório. No que diz respeito à diferenciação celular, este fenómeno reformula a questão do seguinte modo: como é que uma expressão aleatória dos genes leva à formação de tecidos homogéneos de células diferenciadas? Uma equipa de biólogos, matemáticos e bio-informáticos, co-dirigida por Sandrine Gonin-Giraud e Olivier Gandrillon, do Laboratório de Biologia e Modelização da Célula (CNRS, Inserm, Universidade de Lyon, Universidade Claude-Bernard) e da Escola Normal Superior de Lyon, acaba de trazer alguns elementos de resposta ao estudar a variabilidade da expressão dos genes de uma célula a outra, no decurso da sua diferenciação.
Desde há alguns anos é possível analisar a expressão dos genes em células individuais, o que permite estudar a sua diversidade de forma qualitativa e quantitativa. Vários estudos revelaram assim um fenómeno que apenas surge quando se estuda a expressão dos genes à escala de uma população de células: aquando a diferenciação celular das células estaminais embrionárias ou quando se reprogramam as células em células estaminais, observa-se, de uma célula à outra, uma heterogeneidade na expressão de certos genes, que sugere que essa variabilidade desempenha um papel nessa diferenciação.
A ideia não é nova. Desde 1983, Jean-Jacques Kupiec, então numa unidade do Inserm, no Hospital de Saint-Louis, em Paris, propôs um modelo probabilístico de diferenciação celular onde previa que este se desenvolvia em dois tempos: em primeiro lugar, para se adequar à expressão aleatória dos genes, diferentes tipos celulares emergem, mas são suscetíveis de mudar em cada replicarão. Depois, as interações com o meio próximo favorecem um tipo celular e uma organização em detrimento de outras. Um pouco como, no decurso da evolução, a seleção natural favorece, entre todas as variações surgidas de forma aleatória num dado ambiente, aquelas que possuem uma vantagem de sobrevivência nesse ambiente. Jean-Jacques Kupiec chama mesmo ao seu modelo de darwinismo celular.
Mais recentemente, foram propostos outros modelos que conciliam diferenciação celular e expressão aleatória dos genes Num deles, o acaso na expressão dos genes é visto como um ruído que orienta a dinâmica de redes de regulação dos genes. Num outro, cada célula que se está a diferenciar é vista como uma partícula que se desloca num espaço de diferentes estados. Neste espaço, os diferentes estados celulares (diferenciação, replicação...) são regiões suscetíveis de atrair as partículas - são atratores -, e passar-se-á de um trator a um outro graças ao aumento temporário da variabilidade na expressão dos genes.
Com efeito, todos este modelos supõem que a variabilidade da expressão dos genes passa por um pico aquando da diferenciação: um aumento da heterogeneidade da expressão na população de células, seguida de uma restrição dessa heterogeneidade. é um desses picos que Sandrine Gonin-Giraud, Olivier Gandrillon e os seus colaboradores observaram ao seguirem a expressão de 90 genes de células primárias de sangue de frango, recolhidas em seis etapas da sua diferenciação. O interesse por este tipo de células é que é possível mantê-las em cultura no seu estado de origem e depois, no momento escolhido, desencadear a sua diferenciação em glóbulos vermelhos. Ao medir a heterogeneidade da expressão dos genes de uma célula a outra (sob a forma de estropia do sistema), os investigadores mostraram que esta aumentava durante as oito primeiras horas da diferenciação, atingindo um pico entre as 8 e as 24 horas, diminuindo depois consideravelmente. Para além disso, este pico precedia a entrada irreversível na diferenciação, que se produzia nas 24 a 48 horas seguintes
Então o que é que orienta a célula para o seu correto estado de diferenciação? Os três modelos propostos todos trazem cenários sedutores. No futuro, o estudo continuado da expressão dos genes nas células individuais no decurso da sua diferenciação, talvez ajude a afinar a nossa visão deste mecanismo. Enquanto esperamos, não há mais dúvidas possíveis: a variabilidade da expressão dos genes é um elemento essencial deste mecanismo.
Desde há alguns anos é possível analisar a expressão dos genes em células individuais, o que permite estudar a sua diversidade de forma qualitativa e quantitativa. Vários estudos revelaram assim um fenómeno que apenas surge quando se estuda a expressão dos genes à escala de uma população de células: aquando a diferenciação celular das células estaminais embrionárias ou quando se reprogramam as células em células estaminais, observa-se, de uma célula à outra, uma heterogeneidade na expressão de certos genes, que sugere que essa variabilidade desempenha um papel nessa diferenciação.
A ideia não é nova. Desde 1983, Jean-Jacques Kupiec, então numa unidade do Inserm, no Hospital de Saint-Louis, em Paris, propôs um modelo probabilístico de diferenciação celular onde previa que este se desenvolvia em dois tempos: em primeiro lugar, para se adequar à expressão aleatória dos genes, diferentes tipos celulares emergem, mas são suscetíveis de mudar em cada replicarão. Depois, as interações com o meio próximo favorecem um tipo celular e uma organização em detrimento de outras. Um pouco como, no decurso da evolução, a seleção natural favorece, entre todas as variações surgidas de forma aleatória num dado ambiente, aquelas que possuem uma vantagem de sobrevivência nesse ambiente. Jean-Jacques Kupiec chama mesmo ao seu modelo de darwinismo celular.
Mais recentemente, foram propostos outros modelos que conciliam diferenciação celular e expressão aleatória dos genes Num deles, o acaso na expressão dos genes é visto como um ruído que orienta a dinâmica de redes de regulação dos genes. Num outro, cada célula que se está a diferenciar é vista como uma partícula que se desloca num espaço de diferentes estados. Neste espaço, os diferentes estados celulares (diferenciação, replicação...) são regiões suscetíveis de atrair as partículas - são atratores -, e passar-se-á de um trator a um outro graças ao aumento temporário da variabilidade na expressão dos genes.
Com efeito, todos este modelos supõem que a variabilidade da expressão dos genes passa por um pico aquando da diferenciação: um aumento da heterogeneidade da expressão na população de células, seguida de uma restrição dessa heterogeneidade. é um desses picos que Sandrine Gonin-Giraud, Olivier Gandrillon e os seus colaboradores observaram ao seguirem a expressão de 90 genes de células primárias de sangue de frango, recolhidas em seis etapas da sua diferenciação. O interesse por este tipo de células é que é possível mantê-las em cultura no seu estado de origem e depois, no momento escolhido, desencadear a sua diferenciação em glóbulos vermelhos. Ao medir a heterogeneidade da expressão dos genes de uma célula a outra (sob a forma de estropia do sistema), os investigadores mostraram que esta aumentava durante as oito primeiras horas da diferenciação, atingindo um pico entre as 8 e as 24 horas, diminuindo depois consideravelmente. Para além disso, este pico precedia a entrada irreversível na diferenciação, que se produzia nas 24 a 48 horas seguintes
Então o que é que orienta a célula para o seu correto estado de diferenciação? Os três modelos propostos todos trazem cenários sedutores. No futuro, o estudo continuado da expressão dos genes nas células individuais no decurso da sua diferenciação, talvez ajude a afinar a nossa visão deste mecanismo. Enquanto esperamos, não há mais dúvidas possíveis: a variabilidade da expressão dos genes é um elemento essencial deste mecanismo.
Fonte: Pour la Science - fevereiro 2017 - n.º 472, pp. 8-7 - Marie-Neige Cordonnier (adaptado)
1 - Lua a 2ºS de Marte - 01:00
4 - Lua a 0,2ºN de Aldebarã - 22:00
6 - Lua no perigeu a 368 817 Km da Terra - 14:00
17 - Vénus na sua magnitude máxima (-4,8) - 07:00
18 - Lua no apogeu a 404 377 Km da Terra - 21:14
20 - Lua a 4ºN de Saturno - 23:00
28 - Lua a 10ºS de Vénus - 20:00
Anatomia de um buraco negro
Um buraco negro é um poço na fábrica do espaço-tempo. O espaço e o tempo, de acordo com a teoria da relatividade restrita de Einstein, são partes intermutáveis de uma coisa chamada espaço-tempo: tal como a largura, a altura e o comprimento são dimensões de uma caixa, também o espaço e o tempo são dimensões do espaço-tempo. Apesar das dimensões do espaço-tempo serem relativas e poderem mudar, a contração ou dilatação depende do nosso referencial - um efeito visível quando estamos a lidar com uma forte gravidade ou velocidades relativistas -, as unidades do espaço-tempo são absolutas.
Nesta paisagem excêntrica, um buraco negro é um buraco cósmico. Os buracos negros são locais onde a densidade da matéria aumenta tanto que a pressão exterior das partículas de matéria não conseguem resistir à atração da gravidade e a própria gravidade cai naquilo a que se chama uma singularidade. Não sabemos o que é que se passa numa singularidade: só sabemos que nesse local a física clássica não funciona.
Uma singularidade e um buraco negro não são a mesma coisa. A singularidade esconde no seu interior um buraco negro, não se podendo ver para além do horizonte de acontecimentos do buraco negro. O horizonte de acontecimentos é aquilo a que se chama o ponto de não retorno: a região a partir da qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar à atração gravitacional do buraco negro.
O que é que me aconteceria se caísse num buraco negro? Se fosse um buraco negro de massa estelar, estaria morto antes de passar o horizonte de acontecimentos. Isto porque, se pensarmos no buraco negro como um poço, um buraco negro de massa estelar tem lados mais íngremes do que um buraco negro super maciço. As forças de maré seriam tão fortes e tão rápidas que não conseguiria sobreviver até ao horizonte de acontecimentos, resultando numa "esparguetização" do meu corpo (este é na verdade o termo técnico para este acontecimento. Ficaríamos esticados como um esparguete).
Vamos então viajar até a um buraco negro super maciço. Passando o horizonte de acontecimentos não iria sentir grande coisa (exceto alguns efeitos de luz engraçados e vários g's extra de gravidade). Mas à medida que me aproximasse da singularidade, a gravidade iria esticar-me e apertar-me como massa numa máquina de fazer pão. Nesse ponto morreria.
O que veria alguém que estivesse a observar a minha queda no buraco negro? À medida que eu me aproximasse do horizonte de acontecimentos, um pessoa ao onge, muito longe, veria a minha imagem a abrandar e a ficar vermelha. Teoricamente, ao chegar ao horizonte de acontecimentos a minha imagem ficaria parada. Na prática desapareceria: os fotões perderiam energia à medida que se lhes era cada vez mais difícil sair do poço gravitacional do buraco negro e o seu comprimento de onda cresceria tanto até ultrapassar as capacidades visuais do observador - tornando a imagem invisível. Assim, à medida que o tempo vai passando, a minha imagem ir-se-ía avermelhando e enfraquecendo, até desaparecer completamente.
Os buracos negros existem mesmo? Estamos muito seguros disso. Estrelas e poeiras nos centros de muitas galáxias orbitam invisíveis objetos incrivelmente maciços, e conseguimos dizer quão maciços são esses objetos baseados nessas órbitas: milhões de biliões da massa do Sol. Nenhum observador ainda detetou superfícies para este tipo de objetos. Para além disso, faróis brilhantes chamados núcleos galáticos ativos (uma espécie de centro-galáctico do buraco negro) e binários de raios X (uma espécie de estrelas do buraco negro) emitem tanta radiação - especialmente em jatos - que a única explicação que temos é que estes fenómenos são alimentados pelos buracos negros.
Há ainda os acontecimentos das ondas-gravitacionais, recentemente detetadas pelo LIGO, vindas da fusão de objetos que se assemelham muito aos buracos negros previstos pela teoria gravitacional de Einstein. De facto, os buracos negros são um inevitável resultado da teoria de Einstein.
Será que ainda não compreendemos a gravidade e que outra qualquer coisa explica estes fenómenos? Sim, mas até agora não surgiram outras ideias que explicassem melhor estes fenómenos.
Nesta paisagem excêntrica, um buraco negro é um buraco cósmico. Os buracos negros são locais onde a densidade da matéria aumenta tanto que a pressão exterior das partículas de matéria não conseguem resistir à atração da gravidade e a própria gravidade cai naquilo a que se chama uma singularidade. Não sabemos o que é que se passa numa singularidade: só sabemos que nesse local a física clássica não funciona.
Uma singularidade e um buraco negro não são a mesma coisa. A singularidade esconde no seu interior um buraco negro, não se podendo ver para além do horizonte de acontecimentos do buraco negro. O horizonte de acontecimentos é aquilo a que se chama o ponto de não retorno: a região a partir da qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar à atração gravitacional do buraco negro.
O que é que me aconteceria se caísse num buraco negro? Se fosse um buraco negro de massa estelar, estaria morto antes de passar o horizonte de acontecimentos. Isto porque, se pensarmos no buraco negro como um poço, um buraco negro de massa estelar tem lados mais íngremes do que um buraco negro super maciço. As forças de maré seriam tão fortes e tão rápidas que não conseguiria sobreviver até ao horizonte de acontecimentos, resultando numa "esparguetização" do meu corpo (este é na verdade o termo técnico para este acontecimento. Ficaríamos esticados como um esparguete).
Vamos então viajar até a um buraco negro super maciço. Passando o horizonte de acontecimentos não iria sentir grande coisa (exceto alguns efeitos de luz engraçados e vários g's extra de gravidade). Mas à medida que me aproximasse da singularidade, a gravidade iria esticar-me e apertar-me como massa numa máquina de fazer pão. Nesse ponto morreria.
O que veria alguém que estivesse a observar a minha queda no buraco negro? À medida que eu me aproximasse do horizonte de acontecimentos, um pessoa ao onge, muito longe, veria a minha imagem a abrandar e a ficar vermelha. Teoricamente, ao chegar ao horizonte de acontecimentos a minha imagem ficaria parada. Na prática desapareceria: os fotões perderiam energia à medida que se lhes era cada vez mais difícil sair do poço gravitacional do buraco negro e o seu comprimento de onda cresceria tanto até ultrapassar as capacidades visuais do observador - tornando a imagem invisível. Assim, à medida que o tempo vai passando, a minha imagem ir-se-ía avermelhando e enfraquecendo, até desaparecer completamente.
Os buracos negros existem mesmo? Estamos muito seguros disso. Estrelas e poeiras nos centros de muitas galáxias orbitam invisíveis objetos incrivelmente maciços, e conseguimos dizer quão maciços são esses objetos baseados nessas órbitas: milhões de biliões da massa do Sol. Nenhum observador ainda detetou superfícies para este tipo de objetos. Para além disso, faróis brilhantes chamados núcleos galáticos ativos (uma espécie de centro-galáctico do buraco negro) e binários de raios X (uma espécie de estrelas do buraco negro) emitem tanta radiação - especialmente em jatos - que a única explicação que temos é que estes fenómenos são alimentados pelos buracos negros.
Há ainda os acontecimentos das ondas-gravitacionais, recentemente detetadas pelo LIGO, vindas da fusão de objetos que se assemelham muito aos buracos negros previstos pela teoria gravitacional de Einstein. De facto, os buracos negros são um inevitável resultado da teoria de Einstein.
Será que ainda não compreendemos a gravidade e que outra qualquer coisa explica estes fenómenos? Sim, mas até agora não surgiram outras ideias que explicassem melhor estes fenómenos.
Fonte: Sky & Telescope - fevereiro 2017 - vol. 133, n.º 2, pp. 16-17 - Camille M. Carlisle (adaptado)
O que posso observar no céu de fevereiro?
1 - Lua a 2ºS de Marte - 01:00
4 - Lua a 0,2ºN de Aldebarã - 22:00
6 - Lua no perigeu a 368 817 Km da Terra - 14:00
17 - Vénus na sua magnitude máxima (-4,8) - 07:00
18 - Lua no apogeu a 404 377 Km da Terra - 21:14
20 - Lua a 4ºN de Saturno - 23:00
28 - Lua a 10ºS de Vénus - 20:00
Fases da Lua em fevereiro
26 - às 14h 58min - nova
4 - às 04h 19min - crescente
4 - às 04h 19min - crescente
11 - às 00h 33min - cheia
18 - às 19h 33min - minguante
Planetas visíveis a olho nu em fevereiro
MERCÚRIO - Poderá ser visto somente próximo do horizonte, a leste, antes do nascimento do Sol ou a oeste, depois do ocaso do Sol. Será visível, de manhã, por volta do instante do começo do crepúsculo civil, a partir de 4 de janeiro e até 24 de fevereiro. O planeta apresentar-se-á mais brilhante no fim deste período.
VÉNUS - Poderá ser facilmente identificado pelo seu grande brilho. Aparecerá como estrela da tarde até à segunda metade de março.
MARTE - Só pode ser visto no céu à noite até início de junho, encontra-se na constelação de Peixe. A tonalidade avermelhada de Marte auxiliará a sua identificação.
JÚPITER - Pode ser visto na constelação de Virgem no início do ano e a partir de meados de janeiro durante grande parte da noite (passando 4ºN da Espiga em 23 de fevereiro).
SATURNO - No início do ano, nasce antes do nascimento do sol na constelação de Ofiúco passando para a constelação de Sagitário nos finais de fevereiro.
VÉNUS - Poderá ser facilmente identificado pelo seu grande brilho. Aparecerá como estrela da tarde até à segunda metade de março.
MARTE - Só pode ser visto no céu à noite até início de junho, encontra-se na constelação de Peixe. A tonalidade avermelhada de Marte auxiliará a sua identificação.
JÚPITER - Pode ser visto na constelação de Virgem no início do ano e a partir de meados de janeiro durante grande parte da noite (passando 4ºN da Espiga em 23 de fevereiro).
SATURNO - No início do ano, nasce antes do nascimento do sol na constelação de Ofiúco passando para a constelação de Sagitário nos finais de fevereiro.
Fonte: Observatório Astronómico de Lisboa
Visibilidade da Estação Espacial Internacional
(para localizações aproximadas de 41.1756ºN, 8.5493ºW)
| Data | Magnitude | Início | Ponto mais alto | Fim | Tipo da passagem | ||||||
| (mag) | Hora | Alt. | Az. | Hora | Alt. | Az. | Hora | Alt. | Az. | ||
| 27-2 | -0,2 | 06:37:15 | 10° | SSE | 06:38:56 | 13° | SE | 06:40:38 | 10° | E | visível |
Como usar esta grelha:
Coluna Data - data da passagem da Estação;
Coluna Brilho/Luminosidade (magnitude) - Luminosidade da Estação (quanto mais negativo for o número maior é o brilho);
Coluna Hora - hora de início, do ponto mais alto e do fim da passagem;
Coluna Altitude - altitude medida em graus tendo o horizonte como ponto de partida 0º;
Coluna Azimute - a direção da Estação tendo o Norte geográfico como ponto de partida.
Coluna Azimute - a direção da Estação tendo o Norte geográfico como ponto de partida.
Fonte: http://www.heavens-above.com/
Vídeo do Mês
Humanos - Vol. 2 - versão original
Imagem do Mês
GOES-16: Lua sobre a Terra
Lançado no passado dia 19 de novembro a partir de Cabo Canaveral, na Estação da Força Aérea, o satélite conhecido como GOES-16 pode agora observar o planeta Terra a partir de uma órbita geoestacionária, a 35 800 Km acima do equador. A sua Advanced Baseline Imager obteve esta imagem da Terra e da Lua no dia 15 de janeiro. A nossa Lua não é o foco do GOES-16. Capaz de obter uma imagem de alta resolução de todo o disco da Terra cada 15 minutos em 16 canais espetrais, a nova geração de instrumentos dos satélites é feita para gerar imagens mais contrastantes e detalhadas dos sistemas de dinâmica meteorológica da Terra e obter previsões meteorológicas mais precisas. Tal como os anteriores satélites meteorológicos GOES, GOES-16 irá usar a Lua ou outros planetas como alvo para calibração.
Fonte: www.nasa.gov
Fonte: www.nasa.gov
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