Proteínas biônicas darão origem a nanomáquinas e nanorrobôs



Físicos da Universidade de Viena, na Áustria, afirmam estar com tudo pronto para criar as primeiras proteínas sintéticas, nanomáquinas capazes de executar as principais atividades das proteínas biológicas.

Fazendo uma engenharia reversa de proteínas vivas, eles criaram uma receita detalhada do primeiro sistema inteiramente artificial que imita uma proteína.

Essas "proteínas biônicas" poderão revolucionar o desenvolvimento de medicamentos, criando efetivamente nanomáquinas capazes de entrar no corpo humano para desempenhar funções específicas.

Máquinas moleculares

As proteínas são elementos essenciais de todos os organismos vivos que conhecemos atualmente.

Devido ao grande número e complexidade dos processos biomoleculares que elas desempenham, as proteínas são muitas vezes chamadas de "máquinas moleculares".

Tome como exemplo as proteínas nos músculos: a cada contração estimulada pelo cérebro, um incontável número de proteínas muda suas estruturas para criar o movimento multicelular que resulta na contração do músculo.

E esse processo é realizado por moléculas que medem apenas um nanômetro, uma dimensão inalcançável mesmo para os nanorrobôs da ficção científica.

Proteína biônica

Ivan Coluzza e seus colegas apresentaram agora o primeiro sistema biomimética totalmente artificial que é capaz de imitar espontaneamente o enovelamento - ou dobramento - das proteínas, que as torna capazes de executar diversas funções.

Usando simulações de computador, os pesquisadores fizeram uma engenharia reversa das proteínas, concentrando-se nos elementos-chave que lhes dão a capacidade de executar o programa escrito em seu código genético para assumir um formato específico.

De posse desse roteiro detalhado, a equipe agora se prepara para fabricar as primeiras proteínas biônicas em laboratório usando nanopartículas funcionalizadas.

As nanopartículas serão ligadas em cadeias seguindo uma sequência determinada pelas simulações de computador, de tal modo que as proteínas artificiais dobrem-se nas formas desejadas.

Essas nanoestruturas enoveladas poderão ser utilizadas como veículos carreadores para administração de medicamentos, ou como catalisadores mais estáveis, similares às enzimas.

Marte teve oxigénio muito antes da Terra !

De acordo com investigadores do Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Oxford, no Reino Unido, Marte teve uma atmosfera rica em oxigênio muitos milhões de anos antes da Terra.

Os investigadores concluíram que o planeta vermelho teve uma atmosfera rica em oxigênio há quatro Bilhões de anos, cerca de 1,5 mil milhões de anos antes da Terra. O estudo foi publicada na revista Nature.

Tal conclusão emergiu da comparação entre meteoritos do planeta vermelho que caíram na Terra e rochas de Marte examinadas pelo robô Spirit da NASA.

As diferenças entre as amostras são explicadas pelos peritos com o fato de ter existido uma elevada quantia de oxigênio em Marte há quatro Bilhões de anos atrás.

De fato, as rochas analisadas pelo Spirit apresentaram marcas de exposição ao oxigênio, antes de terem sido deslocadas para o interior de Marte e depois expulsas por erupções vulcânicas.

Já os meteoritos que caíram na Terra tinham origem vulcânica, tendo sido gerados no interior do planeta vermelho, onde terão sido menos expostos ao oxigênio.

Inundação em Marte

Há milhões de anos o clima em Marte devia ser bem diferente. Provavelmente com uma atmosfera mais densa, o efeito estufa mantinha a temperatura em níveis mais altos, podendo manter a água em estado líquido em sua superfície. Com isso, verdadeiros rios deveriam existir em sua superfície.

Mas será mesmo? Diversas evidências apontam para isso e uma delas foi estudada em detalhes pela sonda Mars Express da Agência Espacial Europeia (ESA na sigla em inglês). Essa semana, a agência divulgou as imagens em alta resolução de um acidente geográfico marciano batizado de Vale Kasei, um dos maiores sistemas de canais de Marte, com 3 mil km de extensão e uns 3 km de profundidade.

O canal se origina no Vale Mariner, um dos maiores vales do Sistema Solar, formado por uma rede de cânions com mais de 4 mil km de extensão, uns 200 km de largura e até 7 km de profundidade. A sua origem é um tanto controversa, com teorias que vão desde o fluxo de água corrente, até fraturas das camadas superficiais do relevo marciano. É mais provável que uma combinação de várias causas deve formado um vale tão impressionante como esse.

Já o Vale Kasei mostra claramente ter sido formado por um fluxo bem volumoso de água. Ele se divide em dois braços que contornam uma área, uns 2 km acima do leito do vale, como uma grande ilha chamada de Sacra Mensa. Essa ilha resistiu à erosão da água e todo o seu entorno foi escavado pelo fluxo de água corrente.

Já mais abaixo, a água literalmente apagou a borda sul de uma cratera de 100 km de diâmetro que estava em seu caminho, tamanho deveria ser o seu volume. Mas nessa imagem, é possível notar que em outros pontos o fluxo de água contornou alguns obstáculos pelo caminho, conforme o fluxo foi se dispersando.

A semelhança com os rios terrestres é muito grande, mas nesse caso marciano a origem dessa água toda deve ter sido muito diferente. Imagina-se que o fluxo de água que causou essa inundação catastrófica literalmente brotou do solo, depois que a atividade tectônica fraturou a superfície de Marte e fez a água surgir do subsolo há mais de 3 bilhões de anos. Para aumentar ainda mais o volume de água corrente, a atividade vulcânica derreteu o gelo e a neve nas proximidades. Finalmente, glaciações sucessivas deram a forma final dos canais.

Depois que a fonte secou e a água se foi, crateras de impactos mais recentes e dunas de areia formadas pelo vento deram o toque final ao cenário. Hoje um panorama silencioso ao sabor dos ventos, só podemos imaginar num cenário de rios caudalosos e enxurradas gigantescas escavando o terreno, tal como os rios na Terra.

Crédito: Agência Espacial Europeia (ESA)

A anã acordou?

Nosso Sol (e outras estrelas do mesmo tipo) tem um ciclo periódico de atividade magnética muito bem conhecido. Com o passar dos anos, verificamos que sua atividade vai aumentando, com a aparição de um número cada vez maior de manchas até atingir um período de máximo. As manchas são apenas uma parcela das evidências do ciclo, com elas vêm as tempestades solares, explosões e ejeções de massa coronal. Durante esse período, sempre haverá algum tipo de atividade, nem que seja apenas uma mancha. Depois de atingir esse máximo, observamos um declínio no número de manchas (e todos os outros processos ligados à atividade magnética) e mês a mês o Sol caminha para um mínimo. Chegando nessa fase, o número de manchas cai muito, é possível que o Sol fique meses sem mostrar uma manchinha sequer.

O intervalo entre dois máximos (ou dois mínimos) determina o período do ciclo solar, que soma, na média, aproximadamente 11 anos. O ciclo solar é conhecido e acompanhado já há mais de 200 anos, mas há registros dele há milhões de anos. É que o ciclo solar influencia o clima da Terra de maneira muito importante. A variação periódica do número de manchas tem efeito no ciclo de chuvas e, portanto, nas taxas de crescimento de árvores. Com chuva em abundância, a árvore cresce, produzindo anéis largos no interior do seu tronco. Nos períodos de seca o efeito é o inverso, produzindo anéis mais estreitos. Esses anéis podem ser contados em árvores petrificadas e, até onde já se chegou, uns 220 milhões de anos atrás, o período do ciclo continua o mesmo, com pouca variação.

Atualmente o Sol está no ciclo 24, que deve ter começado em janeiro de 2008. Não há precisão absoluta para determinar o início e o fim desses ciclos, com vários critérios para adotar essas datas. O problema do ciclo atual é que o mínimo do ciclo 23, que marcaria seu fim e o início do ciclo 24, foi tão, digamos, mínimo que é difícil determinar quando a atividade solar começou a aumentar. No ciclo 23, o Sol ficou 821 dias sem uma única mancha sequer, sendo um dos ciclos com menor atividade já registrado desde o ciclo 14, entre 1902 e 1913, durante o chamado mínimo de Dalton.

Baseado em todos os ciclos registrados e em modelos de atividade solar, o máximo do atual ciclo foi previsto para ocorrer por volta de maio deste ano. Ocorre que esqueceram de combinar com o Sol e, até agora, se for para apontar o máximo através da simples contagem de manchas, ele já ocorreu em dezembro de 2011! Que a determinação destes pontos de máximo e mínimo seja controversa e que haja alguma discussão acerca deles, tudo bem, mas uma discrepância dessas em mais de um ano é mais do que diferença entre critérios.

Depois deste pico no número de manchas em outubro de 2011, o número permaneceu mais ou menos constante, mas ainda muito abaixo do esperado e, pior, com uma profunda queda em fevereiro passado. Mas desde então o número de manchas tem aumentando sistematicamente, e maio foi o mês com o maior número de manchas deste ano, equiparando-se ao valor de agosto de 2011, que era para ser baixo. Uma possível explicação é que o Sol terá um máximo de atividade com pico duplo, ou seja, uma alta contagem registrada em maio de 2011 e outra que pode ter sido em maio último, mas que pode ser ainda nos próximos meses. Só saberemos quando os números de junho e julho forem contabilizados.

Mas, como testemunha de que o Sol está ainda em atividade intensa, no dia 25/06 surgiu um buraco coronal nele. Buracos coronais são eventos em que o campo magnético se abre, permitindo que o vento solar escape. Esse vento é um fluxo de partículas carregadas, principalmente prótons e elétrons.

Como o buraco coronal se abriu sobre o equador do Sol, o fluxo agora está apontado diretamente para nós. O fluxo de partículas deve chegar na Terra neste sábado ou domingo, provocando auroras em regiões de alta latitude. Apesar de ser um buraco muito grande o Sol estar em seu período de máximo, a chance de haver explosões solares intensas é muito pequena.

ESA > Our Activities > Space Science > Gaia

27 June 2013 ESA’s billion-star surveyor, Gaia, has completed final preparations in Europe and is ready to depart for its launch site in French Guiana, set to embark on a five-year mission to map the stars with unprecedented precision.
Gaia’s main goal is to create a highly accurate 3D map of our Milky Way Galaxy by repeatedly observing a billion stars to determine their precise positions in space and their motions through it.
Other measurements will assess the vital physical properties of each star, including its temperature, luminosity and composition.
The resulting census will allow astronomers to determine the origin and the evolution of our Galaxy.
Gaia will also uncover tens of thousands of previously unseen objects, including asteroids in our Solar System, planets around nearby stars, and exploding stars – supernovas – in other galaxies.
“Gaia will be ESA’s discovery machine,” says Alvaro Giménez, ESA’s Director of Science and Robotic Exploration.
“It will tell us what our home Galaxy is made of and how it was put together in greater detail than ever before, putting Europe at the forefront of precision astronomy.
“Gaia builds on the technical and scientific heritage of ESA’s star-mapping Hipparcos mission, reflecting the continued expertise of the space industry and the scientific community across Europe.
“It’s extremely rewarding to see the next generation of our high-precision observatories built and ready to answer fundamental questions about the cosmos.”

Gaia mapping the stars of the Milky Way

Gaia will be launched later in 2013 on an Arianespace Soyuz rocket from Europe’s Spaceport in Kourou, French Guiana, and will map the stars from an orbit around the Sun, near a location some 1.5 million km beyond Earth’s orbit known as the L2 Lagrangian point.
During its five-year mission, the spacecraft will spin slowly, sweeping its two telescopes equipped with the largest digital camera ever flown in space – with nearly a billion pixels – across the entire sky.
Gaia will measure a billion stars, roughly 1% of all the stars spread across the Milky Way.
As Gaia moves around the Sun, it will repeatedly measure the position of each star, allowing it to determine the distance through a perspective effect known as parallax.
Combined with the other measurements, these data will equip astronomers with the information they need to reconstruct the history of the Milky Way.
The mission will also discover new asteroids in our own Solar System and planets orbiting around other stars.
Gaia should even be able probe the distribution of dark matter, the invisible substance that is detected only through its gravitational influence on celestial objects.
It will test Einstein’s General Theory of Relativity by watching how light is deflected by massive objects like the Sun and its planets, as well as other stars.

Uma breve história da astronomia

Ainda na pré-história, o homem percebeu que os astros se movimentavam em ciclos regulares que coincidiam com fenômenos da natureza, como mudanças climáticas, períodos de colheita, cheias de rios, secas e marés.

Monumento de Stonehenge, no sul da Inglaterra, construído na pré-história para a observação de fenómenos astronômicos.

O estudo do movimento dos astros, para prever e se antecipar a estes fenômenos, aumentou as chances de sobrevivências destas populações primitivas, tornando a astronomia ("lei das estrelas", em grego) um estudo obrigatório nesta época e, portanto, uma das ciências mais antigas da humanidade.

Por desconhecer a natureza dos astros, várias culturas acreditavam que estes eram deuses ou espíritos que realmente manipulavam a natureza para produzir estes fenômenos, mas que, para tanto, deveriam ser reverenciados em rituais religiosos que, em algumas culturas, envolviam até sacrifícios humanos. Acredita-se, portanto, que os primeiros astrônomos eram sacerdotes, que acreditavam também que eventos astronômicos poderiam influenciar a vida das pessoas, os relacionamentos pessoais, sucessões de governantes e até guerras, fazendo com que esta astronomia primitiva se confunda com o que chamamos hoje de astrologia.

Os gregos da antiguidade já haviam desmistificando a natureza dos astros e, apenas com observações a olho nu e cálculos matemáticos, descobriram que o nosso planeta é esférico, que orbita o Sol, calcularam o seu tamanho e as suas distâncias da Lua e do Sol. Mas estas e muitas outras descobertas ficaram praticamente esquecidas até o final da Idade Média, sendo redescobertas apenas a partir da Renascença, mais de mil e quinhentos anos depois.

A partir dos últimos cinco séculos, a Física passou a ser utilizada para explicar os movimentos dos astros, o que revolucionou o nosso entendimento do funcionamento do Universo e criou os alicerces da Física Moderna. No início do século XX, a publicação da Teoria da Relatividade produziu profundas modificações na Física e possibilitou novas descobertas sobre as leis fundamentais do Universo.

A descoberta de formas de luz invisíveis aos nossos olhos (como os raios-X, raios gama, ondas de rádio, microondas, radiação ultravioleta e a radiação infravermelha) e de que estas também trazem informações de todo o Cosmos, forçou uma divisão da Astronomia observacional de acordo com a forma de luz observada (faixa do espectro eletromagnético), em Astronomia Ótica (luz visível), Astronomia infravermelha (comprimentos de onda maiores que o da luz vermelha), Radioastronomia (ondas de rádio) e Astronomia de altas energias (comprimentos de onda mais energéticos que a luz visível), que utilizam instrumentos específicos para a captação de cada forma de luz.

A revolução tecnológica da segunda metade do século XX possibilitou a construção instrumentos cada vez mais potentes e precisos, que fez o conhecimento astronômico evoluir mais nestes últimos cinqüenta anos do que nos cinco milênios de toda a sua história. A partir deste momento, a Astronomia sofre tal mudança nos seus métodos, que deixa o seu aspecto de ciência de observação para se tornar, também, uma nova ciência experimental, onde aparecem inúmeros ramos, como a Astrometria, que trata da determinação da posição e do movimento dos corpos celestes, a Mecânica Celeste, que estuda o movimento dos corpos celestes e a determinação de suas órbitas, a Astrofísica, que estuda as propriedades físicas dos corpos celestes, a Astronomia Estelar, que se ocupa da composição e dimensões dos sistemas estelares, e a Cosmologia, que estuda a estrutura do universo como um todo.

New Horizons mantém plano de voo original para Plutão

Depois de um intenso estudo de 18 meses para determinar se a sonda New Horizons da NASA poderia enfrentar impactos potencialmente destrutivos durante a sua passagem planjeada para 2015 pelo sistema planetário duplo de Plutão, a equipe da missão decidiu "manter o rumo", pois o perigo que a poeira e os detritos representam é muito menor do que se temia.

Esta imagem, obtida pelo Telescópio Hubble, mostra cinco luas em órbita do distante e gelado planeta anão Plutão. Créditos: NASA, ESA, M. Showalter, Instituto SETI

O estudo de avaliação foi realizado porque descobriu-se que o sistema de Plutão é muito mais complexo - e, portanto, ainda mais cientificamente interessante - depois da New Horizons ter sido lançada em Janeiro de 2006 a partir de Cabo Canaveral, na Flórida, EUA.

Há dois anos, cientistas que usavam o Telescópio Espacial Hubble descobriram duas novas luas em órbita de Plutão, perfazendo um total de cinco luas! Temia-se que os detritos que atingissem as luas pudessem criar perigosas nuvens de poeira, que por sua vez podiam atingir e danificar a sonda à medida que passava por Plutão a velocidades de mais de 48.000 km/h em Julho de 2015.

"Nós descobrimos que a perda da missão New Horizons devido a impactos de poeira é muito improvável, e esperamos seguir a linha temporal da missão que temos vindo a aperfeiçoar ao longo dos últimos anos," afirma Hal Weaver, cientista do projeto New Horizons, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins.

Depois de tanto a equipe como um conselho de revisão independente e da NASA terem exaustivamente analisado os dados, determinou-se que a New Horizons tem apenas 0,3% de hipótese de ser destruída por um evento de impacto usando a trajetória atual.

A probabilidade de 0,3% de perda da missão é muito menor do que as estimativas anteriores. Esta é realmente uma boa notícia, porque a equipe pode concentrar a maioria dos seus esforços no desenvolvimento do plano científico do voo rasante, quando a New Horizons passar a aproximadamente 12.500 km da superfície de Plutão.

Plutão forma um sistema de "planeta duplo" com Caronte, a sua maior lua. Caronte tem metade do tamanho de Plutão. Mas a equipe ainda vai gastar algum tempo a desenvolver trajetórias alternativas - conhecidas como SHBOTs (Safe Haven by Other Trajectories), apenas no caso de surgirem novas informações a partir das observações da câmara da sonda, que forçariam uma mudança de planos à medida que a New Horizons se aproxima cada vez mais de Plutão.

"Ainda assim, estaremos prontos com duas linhas de tempo alternativas, no caso do risco de impacto acabar por ser maior do que pensamos," afirma Weaver. De fato, a equipe liderada pelo pesquisador principal Alan Stern, do Instituto de Pesquisa do Sudoeste, está este mês finalizando o plano de encontro e espera realizar um ensaio em Julho do segmento mais crítico de nove dias da trajetória inicial de "flyby".

A New Horizons irá realizar o primeiro reconhecimento de Plutão e Caronte em Julho de 2015. O "planeta duplo" é o último planeta (agora anão) do nosso Sistema Solar a ser visitado por uma sonda da Terra.

E a New Horizons não se deixa ficar por Plutão. O objetivo é explorar um ou mais dos gelados objetos da Cintura de Kuiper. A equipe irá usar a passagem por Plutão para redirecionar a New Horizons para um KBO (Kuiper Belt object) que ainda está para ser identificado.

Fonte: NASA (Agência espacial americana)