100 Trilhões de Conexões

Ruído produzido por bilhões de células cerebrais comunicando-se umas com as outras pode conter uma pista fundamental para a compreensão da consciência

por Carl Zimmer

Um único neurônio está sobre placa de petri, isolado, mas vibrando, muito satisfeito consigo mesmo. De vez em quando, libera espontaneamente uma onda de corrente elétrica que percorre todo o seu corpo. Ao aplicar pulsos elétricos a uma extremidade do neurônio, ele pode responder com novos pulsos de tensão. Mergulhando o neurônio em vários neurotransmissores, é possível alterar a intensidade e o sincronismo das ondas elétricas. Na placa, isolado, o neurônio não consegue fazer muita coisa. Mas coloque 302 neurônios juntos, e eles se tornam um sistema nervoso capaz de manter vivo o verme Caenorhabditis elegans, sondar o ambiente, tomar decisões e enviar comandos para o corpo do organismo. Junte 100 bilhões de neurônios – com 100 trilhões de conexões – e terá um cérebro humano, capaz de fazer muito, mas muito mais.

Continua um mistério o fato de nosso cérebro se formar a partir de um conjunto de neurônios. A neurociência ainda não tem condições de esclarecer esse enigma, apesar de todas as suas conquistas. Alguns neurocientistas passam a vida toda explorando neurônios isolados. Outros escolhem uma escala mais alta: observam, por exemplo, como o hipocampo – um aglomerado de milhões de neurônios – codifica as lembranças. Outros estudam o cérebro numa escala ainda mais refinada analisando as regiões ativadas em processos como ler ou sentir medo. Mas poucos tentam visualizar o cérebro em todas essas escalas simultaneamente. Em parte, a dificuldade está relacionada à natureza complexa do empreendimento. A interação apenas entre alguns neurônios pode ser um conjunto complexo de feedbacks. Acrescente mais 100 bilhões de neurônios e esse problema se transforma num insolúvel quebra-cabeça.

Alguns cientistas, no entanto, consideram que chegou a hora de enfrentar esse desafio. Eles acreditam que nunca entenderemos de fato como o cérebro se forma a partir do sistema nervoso, mesmo dividindo-o em peças separadas. Observar apenas os pedaços seria o mesmo que tentar descobrir como a água se congela estudando uma única molécula dela. “Gelo” é um termo sem sentido na escala de moléculas individuais. O conceito só existe graças à interação entre um número imenso de moléculas, que se agregam para formar cristais.

Felizmente, os neurocientistas podem se inspirar em outros pesquisadores que estudam diferentes formas da complexidade há décadas – do mercado de ações e circuitos de computadores à interação gênica e proteica em uma única célula. O mercado de ações e uma célula podem não ter muito em comum, pois os pesquisadores descobriram algumas semelhanças intrínsecas em todos os sistemas complexos que estudaram. Ferramentas matemáticas específicas foram desenvolvidas para facilitar a análise desses sistemas. Os neurocientistas estão começando a usar essas ferramentas para tentar entender a complexidade do cérebro. A pesquisa está apenas engatinhando, mas os resultados já são promissores. O importante, segundo os cientistas, é descobrir as regras que bilhões de neurônios obedecem para se organizar em redes, e como elas se unem numa única estrutura coerente que chamamos cérebro. Para eles, a organização dessa rede é fundamental para entendermos um mundo sempre em mudanças. Alguns transtornos mentais mais devastadores, como esquizofrenia e demência, podem resultar do colapso parcial de redes

cerebrais.

Os neurônios formam redes estendendo axônios, que fazem contato com outros neurônios. Quando isso ocorre, um sinal que se propaga por uma célula nervosa pode disparar uma onda de corrente em outros neurônios. Como cada célula pode se unir a milhares de outras – tanto as próximas, como as que se encontram do outro lado do cérebro – as redes neurais podem assumir um incrível número de arranjos. A forma como uma determinada rede se organiza tem enormes implicações no funcionamento do cérebro.

Para ler o artigo completo, com seis páginas, acesse: 100 Trilhões de Conexoes

Fonte: Scientific American Brasil

Máquina Quântica - O experimento do ano

Mecânica quântica aplica-se ao movimento de objetos macroscópicos

Em um experimento histórico, cientistas demonstraram que uma pequena fita, visível a olho nu, vibra e não vibra ao mesmo tempo, e só escolhe seu estado de energia ao ser observada.[Imagem: O'Connell et al./Nature]

Cientistas da Universidade de Santa Bárbara, nos Estados Unidos, fizeram uma demonstração clara de que a teoria da mecânica quântica aplica-se ao movimento mecânico de um objeto grande o suficiente para ser visto a olho nu.

Novas questões e possibilidades

O experimento abre um mundo de novas questões e possibilidades, a maior delas sendo a mais fundamental de todas: será possível replicar em objetos macroscópicos a propriedade dos objetos quânticos de estarem simultaneamente em dois estados, ou ao mesmo tempo em dois lugares diferentes?

O conhecido experimento mental conhecido como "gato de Schrodinger" demonstra que um gato fechado em uma caixa, cuja vida dependesse unicamente do comportamento de uma partícula quântica, estaria vivo e morto ao mesmo. E a sua sentença definitiva de vida ou morte seria selada no momento em que o estado dessa partícula-carrasco fosse medido.

E os objetos quânticos podem se comportar tanto como partículas quanto como ondas, o que as permite estar em vários lugares ao mesmo tempo. Um elétron, por exemplo, pode estar em qualquer lugar dentre as possibilidades descritas por sua função de onda. Quando um cientista testa sua posição, sua função de onda imediatamente colapsa, fazendo com que o elétron se manifeste tão somente naquele exato local onde a medição está sendo feita.

Os cientistas já conseguiram até inverter essas medições, criando uma espécie de reencarnação quântica ao cancelar os efeitos de suas medições.

Interface com o mundo quântico

Há poucos meses, um outro grupo de pesquisadores havia demonstrado que uma esfera levitando por luz torna os fenômenos quânticos detectáveis numa escala maior, embora ainda microscópica.

Mas quem havia chegado mais perto de conectar o mundo quântico ao mundo macroscópico foi o grupo do Dr. Markus Aspelmeyer, da Áustria, que, em Agosto de 2009, estabeleceu uma interação entre um fóton e um ressonador micromecânico, criando o chamado acoplamento forte, capaz de transferir efeitos quânticos para o mundo macroscópico - veja Mundo quântico comunica-se com o mundo macro pela primeira vez.

Agora, Aaron O'Connell, John Martinis e Andrew Cleland demonstraram que um ressonador mecânico - uma pequena fita metálica que pode vibrar livremente - que foi resfriada até o seu estado fundamental de energia (ground state), funciona em nível macro conforme as probabilidades de mecânica quântica.

Estado fundamental de energia

O nível fundamental de energia equivale ao menor nível de vibração previsto pela mecânica quântica. Uma partícula nunca chega a ter um nível zero de energia, o que lhe daria uma velocidade e uma posição definidas, contrariando o princípio da incerteza de Heisenberg.

O simples fato de colocar um sistema no seu estado fundamental de energia já seria suficiente para colocar esta pesquisa nos anais da história da física.

Os pesquisadores alcançaram o estado fundamental construindo um ressonador mecânico para a frequência das micro-ondas. Ele opera em frequência mais alta, mas seu funcionamento é fundamentalmente o mesmo dos ressonadores mecânicos encontrados na maioria dos telefones celulares.

O ressonador foi ligado fisicamente a um qubit supercondutor, um sistema quântico controlável com grande precisão, utilizado nas pesquisas dos computadores quânticos. O conjunto foi então resfriado até próximo ao zero absoluto.

Utilizando o qubit como um termômetro quântico, os pesquisadores demonstraram que o ressonador mecânico não continha nenhuma vibração extra. Em outras palavras, ele havia sido resfriado até um nível equivalente ao seu estado fundamental de energia.

Na verdade, a medição garante que o sistema esteja em seu nível fundamental por um determinado tempo. Por mais que o sistema esteja "parado", há sempre forças residuais e uma espécie de "meio quantum" que parece sempre surgir e quebrar sua harmonia.

Objeto macro quanticamente entrelaçado

Com o ressonador mecânico o mais próximo possível de estar perfeitamente parado - onde parado significa parado até ao nível das oscilações dos seus átomos - os cientistas adicionaram a ele um único quantum de energia, um fónon, a menor unidade física de vibração mecânica, provocando-lhe o menor grau de excitação possível.

Os cientistas então observaram o conjunto conforme esse quantum de energia circulava entre o qubit e o ressonador mecânico. Ao trocar essa unidade fundamental de energia, o qubit e o ressonador se tornaram quanticamente entrelaçados, o que significa que qualquer alteração no estado quântico de um deles será imediatamente sentido no outro.

Ou seja, o ressonador respondeu precisamente conforme previsto pela teoria da mecânica quântica - quando os cientistas mediam a energia no qubit, o ressonador mecânica "escolhia" o estado vibracional no qual deveria permanecer.

Medições seguidas mostraram que os resultados seguem exatamente as previsões das probabilidades da mecânica quântica.

Vibrando e não vibrando ao mesmo tempo

Em outro teste, os cientistas colocaram o ressonador mecânico em superposição quântica, um estado no qual ele tem um estado de excitação, ou vibração, que é simultaneamente igual a zero e igual a um, as duas coisas ao mesmo tempo.

Este é o equivalente energético de uma partícula estar em dois lugares ao mesmo tempo.

Ou seja, o ressonador vibrava e não vibrava ao mesmo tempo.

Mas não é de fato possível ver o efeito, porque o simples fato de olhar para o ressonador tira-o da superposição, da mesma forma que a medição de um elétron colapsa sua função de onda e o faz decidir-se por uma posição.

O simples olhar para o ressonador faz com que ele escolha entre vibrar ou não vibrar.

Nanomecânica

O experimento é tão marcante quanto sensível. A temperatura na qual ele funciona é de apenas 25 milikelvin e o efeito dura apenas alguns nanossegundos, já que ele é afetado pelas mais sutis influências do mundo ao seu redor.

A diferença com os experimentos anteriores da mecânica quântica é que a minúscula fita metálica mede 60 micrômetros de comprimento, grande o suficiente para ser vista a olho nu.

"Esta é uma validação importante da teoria quântica, assim como um impulso significativo ao campo da nanomecânica," disse Cleland.

Imaginação quântica

Como um gato não sobrevive a essas temperaturas, ainda não dá para pensar em transformar o gato de Schrondiger em um experimento real.

Na verdade, é muito difícil proteger os mais simples sistemas quânticos dos ruídos externos, fazendo-os funcionar por muito tempo - pelo menos no estado atual da tecnologia.

Mas a comprovação inequívoca do funcionamento da mecânica quântica em objetos macroscópicos abre a possibilidade teórica de que objetos em escala humana possam estar superpostos ou entrelaçados.

Seria possível, por exemplo, ter fónons, fótons e elétrons, em quantidades bem definidas, ou quantizados, mesclados e operando conjuntamente no interior de um aparato como um chip, com possibilidades de exploração nem sequer imaginadas.

Leis desconhecidas

Mas muitos físicos alertam que leis físicas da natureza ainda não descobertas podem simplesmente impedir que objetos realmente grandes atinjam estados quânticos como a superposição e o entrelaçamento.

Só há um jeito de saber quem tem razão: repetir o experimento agora realizado com objetos cada vez maiores e ver até quando os resultados se manterão.

Fonte: Site Inovação Tecnológica

A alma de uma máquina antiga, artigo de Alysson Muotri

"Parte da diferença entre as habilidades cognitivas humanas, aquilo que gera um Picasso ou um Einstein, pode muito bem ser uma loteria literalmente"

Após uma década do anúncio do genoma humano, diversos resultados incríveis foram obtidos: do genoma Neandertal até um organismo sintético, só pra citar os mais óbvios. Mas a consequência mais intrigante dessas pesquisas foram resultados da genômica comparativa.

A comparação entre sequências dos diversos genomas permitiu começar a encontrar pistas sobre a essência do humano moderno, as variações que distinguem o Homo sapiens dos outros animais, inclusive de outros humanos. Nessas variações genéticas estariam o segredo que fez com que nossa espécie florescesse.

Mas a genômica pode fazer mais do que isso. Comparando as sequências de pessoas vivas, é possível acompanhar como as pressões evolutivas atuaram durante nosso passado recente. Junto aos dados antropológicos sobre a migração humana fora da África, podemos refinar essas informações para ter uma visão mais precisa da evolução dos diferentes grupos humanos, inclusive de fatores que nos tornam diferentes, como inteligência e comportamento.

Esse tipo de genômica já vem sendo aplicado, ainda que de forma tímida. Deixamos apenas de pesquisar os riscos genéticos de doenças entre grupos humanos e estamos olhando para outros fenótipos, como personalidade, propensão religiosas, habilidade de investimento.

A árvore genealógica dos africanos e seus descendentes, começa no nordeste africano. Muitas evidências apontam para aquela região como o local que de surgimento do Homo sapiens. Para pessoas sem origem africana recente, a jornada começou a partir de um gargalo evolutivo cerca de 60 mil anos atrás, que se abriu em migrações humanas para o resto do mundo.

O gargalo corresponde aos pioneiros que cruzaram o estreito de Bab El Mandeb e começaram a popular o planeta. Até então, existiu pouco cruzamento entre esses grupos pioneiros, permitindo que diferenças locais emergissem.

Essas diferenças acontecem por mutações genéticas ao longo do tempo. Muitas serão aleatórias, mas outras serão produtos da seleção natural. Não é fácil distinguir qual é qual, mas algumas das alterações encontradas são óbvias: estão em genes envolvidos em pigmentação da pele ou tipo de cabelo. Essas alterações são marcadores conhecidos de regiões geográficas distintas, que foram selecionadas por fornecer vantagens de sobrevivência em determinado ambiente.

Da mesma forma, alterações foram encontradas em genes que conferem resistência a determinados patógenos. Malária, tuberculose e pólio deixaram cicatrizes no genoma de algumas populações humanas e nos permitem reviver a história.

Interessante notar que a mesma tecnologia pode ser aplicada para fatores cognitivos como criatividade e inteligência. Quando esse tipo de resultado começar a ser publicado, os velhos argumentos sobre genes e ambiente terão que ser repensados. Além disso, se a interpretação de nossos dados publicados recentemente (Muotri et al, Nature 2010) estiver realmente correta, o problema pode ficar ainda mais complexo.

Nesse trabalho, mostramos que a propensão para doenças mentais com variações cognitivas podem ser geneticamente determinadas de uma forma não hereditária. Estudamos elementos do genoma conhecidos como L1 retrotransposons. Os elementos L1 são pedaços de DNA vulgarmente chamados de "genes saltadores". Esses elementos representam cerca de 20% do genoma humano e a maioria dos pesquisadores os consideram como "DNA lixo" ou mesmo "parasitas genéticos", genes-egoístas.

Os L1s são estruturas antigas do genoma, anciões genéticos. Estão presentes na maioria dos genomas dos organismos vivos. Sobrevivem ao duplicar-se e inserir novas cópias em outros locais do genoma, escapando de mecanismos moleculares de defesa, criados durante a evolução para frear a expansão dos L1 no núcleo celular. Em 2005 mostramos que isso acontece com muito mais frequência durante o desenvolvimento do sistema nervoso.

Nessa "guerra" silenciosa que acontece no genoma de cada neurônio, a cada vitória de uma nova cópia de um retroelemento, surge a chance de alterar a função celular. Isso porque ao inserir-se no genoma, os novos L1 podem causar pequenas perturbações em genes vizinhos, afetando como o neurônio se comporta.

No trabalho recente, mostramos que mutações num gene chamado MeCP2, envolvido com síndromes do espectro autista, bi-polar e esquizofrenia, podem alterar a frequência dos genes saltadores no cérebro. Mas qual seria a consequência disso? Nossa interpretação é que o cérebro de cada pessoa é esculpido durante o desenvolvimento por um processo de seleção natural.

Neurônios são selecionados pela habilidade de fazer conexões e gerar redes neurais funcionais. Se em todas as pessoas esse processo fosse idêntico, não haveria variabilidade cognitiva alguma.

Mas, ao adicionarmos um fator aleatório para a seleção agir, como as novas cópias de L1, deixamos o processo variável. Ao identificarmos um mecanismo molecular que regula esse processo no cérebro de pessoas portadoras do espectro autista, especulamos que isso possa contribuir para as "habilidades" inerentes desses indivíduos, muitas vezes superior à média da população humana.

Parece uma proposta ousada - mas não é. O sistema imunológico também usa um sistema de mutação aleatória no DNA para gerar a variabilidade necessária nas células que reconhecem os milhares de patógenos que nos atacam diariamente. E mais, os dois sistemas (nervoso e imunológico) estão em constante interação com o ambiente, buscando um equilíbrio.

Se nossa hipótese estiver correta, levará a uma ironia um tanto desconfortável. Ninguém duvida que inteligência e criatividade possuem fatores genéticos. Estudos com gêmeos idênticos e não-idênticos já provaram isso antes. Também, ninguém questiona as forças de uma boa educação e um ambiente favorável.

Mas parte da diferença entre as habilidades cognitivas humanas, aquilo que gera um Picasso ou um Einstein, pode muito bem ser uma loteria literalmente. E essa loteria genômica durante o desenvolvimento pode ter sido responsável pela vitória evolutiva do Homo sapiens, gerando indivíduos capazes de liderar grupos humanos nas mais difíceis situações ambientais.

Nota: Alysson Muotri é biólogo molecular, pós-doutor em neurociência e células-tronco e professor da Faculdade de Medicina da Universidade da Califórnia (EUA).

Artigo publicado no G1 no dia 10 de dezembro.

Texto retirado do Jornal da Ciência

A Geometria Analítica e seu verdadeiro Pai

ELENICE DE SOUZA LODRON ZUIN

Departamento de Matemática e Estatística da PUC-MINAS

“... é possível que me engane e que seja talvez um pouco

de cobre e de vidro o que tomo por ouro e diamantes.”

                                                                                         René Descartes

 

René Descartes

      O francês René Descartes (1596-1650) é anunciado como o pai da Geometria Analítica, por ter escrito sua mais famosa obra: o Discours de la méthode por bien conduire sa raison et chercher la verité dans les science (Discurso do método para bem conduzir a razão e procurar a verdade nas ciências). Quase todos os livros didáticos de matemática apontam Descartes como o criador da Geometria Analítica. Mas, até que ponto isto é verdade?  Neste artigo, iremos voltar alguns séculos na História para podermos refletir e julgar a quem caberia o título de Pai da Geometria Analítica.

Tudo começa na Antigüidade. Os antigos egípcios, em agrimensura, e os antigos gregos, na elaboração de seus mapas, usavam métodos que, através de coordenadas convenientes, podiam fixar a posição de um ponto. Ao longo da história, vários trabalhos sugerem usos de coordenadas e aplicações de álgebra, ainda que rudimentar, à geometria.

Já, no século XIV vamos encontrar Nicola Oresme (1323-1382), natural da diocese de Bayeux, na França que se tornou bispo de Lisieux, na Normandia, em 1377. Ele foi estudante e professor da Universidade de Paris. Oresme escreveu várias obras. Um tratado sobre a Origem, Natureza e Mudanças das Moedas, que o torna pioneiro como economista político daquela época. Escreveu, também, sobre Astrologia, mas na área da matemática, entre outros, é que ele nos deixou um trabalho original. “... ocorreu-lhe em algum momento antes de 1361 um pensamento brilhante –  porque não traçar uma figura ou gráfico da maneira pela qual variam as coisas? Vemos aqui, é claro, uma sugestão antiga daquilo que agora chamamos representação gráfica de funções. Tudo o que é mensurável, escreveu Oresme, é imaginável na forma de quantidade contínua; por isso ele traçou um gráfico velocidade-tempo para um corpo que se move com aceleração constante. Ao longo de uma reta horizontal ele marcou pontos representando instantes de tempo (ou longitudes), e para cada instante ele traçou perpendicularmente à reta de longitudes um segmento de reta (latitude) cujo comprimento representava a velocidade. As extremidades desses segmentos, ele percebeu, jazem ao longo de uma reta; e se o movimento uniformemente acelerado parte do repouso, a totalidade dos segmentos velocidade (que chamamos ordenadas) preencherá um triângulo retângulo. Como a área desse triângulo representa a distância percorrida, Oresme forneceu, assim, uma verificação geométrica da regra de Merton1, pois a velocidade no ponto médio do intervalo de tempo é a metade da velocidade final. Além disso, o diagrama leva obviamente à lei de movimento usualmente atribuída a Galileu no século dezessete. (...)

A representação gráfica de funções, conhecida então como a latitude de formas continuou a ser um tópico popular deste o tempo de Oresme até o de Galileu. O Tractatus de latitudinibus formarum, escrito talvez por um estudante de Oresme, senão pelo próprio Oresme, apareceu em numerosas formas manuscritas e foi impresso pelo menos quatro vezes entre 1482 e 1515; mas constituía apenas um resumo de uma obra maior de Oresme intitulada Tractatus de Figuratione potentiarum et mensurarum. Aqui Oresme chegou a sugerir uma extensão a três dimensões de sua ‘latitude de formas’ em que uma função de duas variáveis independentes era representada como um volume formado de todas as ordenadas erigidas segundo uma reta dada, em pontos numa parte do plano de referência. Encontramos até uma insinuação de uma geometria de quatro dimensões...”  2

Voltando a Descartes, Discours de la méthode contém três apêndices: La dioptrique, Les météores e La géométrie.  Descartes diz no seu livro: “Todo problema de geometria pode facilmente ser reduzido a termos tais que o conhecimento dos comprimentos de certos segmentos basta para a construção”, deste modo, podemos perceber que seu objetivo era, em geral, uma construção geométrica, diferentemente da redução da geometria à álgebra como se pensa. La Géométrie tem duas seções: “Como os cálculos de aritmética se relacionam com operações e geometria” e “Como a multiplicação, a divisão e a extração de raízes quadradas são efetuadas geometricamente”, mostrando que as cinco operações aritméticas correspondem a construções com régua e compasso. O que é mais representativo em La géométrie é uma teoria de equações algébricas onde Descartes propõe um método para se determinar o número de raízes falsas (negativas) e verdadeiras (positivas) de uma equação. 

 

           Discours de la Methode – Edição de 1637

 Segundo Boyer e Struik, La Géométrie não se assemelha em nada com a geometria analítica, são usadas ordenadas oblíquas, não se encontram eixos perpendiculares, ou coordenadas retangulares (também conhecidas por coordenadas cartesianas, em homenagem a Descartes!). Não se fala de distâncias entre dois pontos, inclinação de uma reta ou mesmo ângulo entre duas retas, não se usa abscissas negativas. Descartes, apesar de colocar algumas equações do segundo grau, que são interpretadas como representativas de seções cônicas, não faz deduções de equações das seções cônicas e nem mesmo de uma simples reta ou circunferência.

Um fato interessante é que a edição original do livro foi publicada sem o nome de Descartes! Apesar disto, segundo os historiadores, todos sabiam quem era o autor. Os três apêndices do Discours de la méthode, para a maioria das pessoas, pareciam textos soltos, e isto ficou tão evidente que foram omitidos em reedições posteriores, uma vez que não se entendia como os mesmos tinham alguma relação com o seu método geral, exposto no livro.

Struik diz, em relação à geometria analítica: “este ramo da matemática se desenvolveu sob a influência do livro de Descartes, mas dificilmente La Géométrie pode ser considerada um primeiro texto sobre o assunto”, lembrando que “Apolônio já tinha uma caracterização das seções cônicas por meio daquilo que agora – com Leibniz – podemos chamar coordenadas, embora não lhes fossem atribuídos valores numéricos. Porém, a latitude e a longitude na Geographia, de Ptolomeu, eram coordenadas numéricas. Papus, na sua Colecção, tinha um Tesouro de Análise (Analuomenos), no qual temos apenas de modernizar a notação para obter uma aplicação da álgebra à geometria. Mesmo a idéia de representação gráfica tinha ocorrido antes de Descartes, como, por exemplo, nos trabalhos de Oresme”3. Para situar a época na qual estes trabalhos foram desenvolvidos, Apolônio escreveu As cônicas por volta do ano de 225 a.C., Ptolomeu viveu no século II e  Papus no século IV.

Como o Tractatus de latitudinibus formarum, ou apenas De latitudinibus formarum, onde Oresme expõe a sua representação gráfica, foi impresso várias vezes, é de se imaginar que este trabalho tenha influenciado tanto Descartes4 como outros matemáticos do Renascimento.  

Pierre de Fermat

 Contemporâneo de Descartes, o advogado francês Pierre de Fermat (1601-1665) foi um grande nome na História da Matemática. Em geral, os nossos estudantes do Ensino Médio, e mesmo superior, nunca ouviram falar em Fermat. Este homem notável, que tantas contribuições deu ao mundo, se dedicava, nas suas horas livres, à ciência e à matemática; não se preocupou em publicar nenhum de seus estudos e descobertas. Seus trabalhos foram divulgados através de correspondência a amigos e a outros intelectuais. Em 1629, ele iniciou um trabalho de recompor as obras perdidas da Antigüidade, fazendo pesquisas e se baseando em tratados clássicos. Uma das obras reconstruídas por ele foi Lugares Planos, de Apolônio. Acredita-se que ao reconstruir a obra de Apolônio ele se inspirou para chegar ao princípio fundamental da geometria analítica. Ele escreveu Ad locus planos et solidos isagoge (Introdução aos lugares planos e sólidos), que só foi publicado depois da sua morte. Neste pequeno ensaio, ele trata das equações  de retas e cônicas, referidas a um sistema de eixos, em geral, perpendiculares. Usando a álgebra resolveu problemas geométricos. No seu livro encontramos as equações gerais de retas, circunferências e equações mais simples de parábolas, elipses e hipérboles, sendo que também apresenta reduções de equações do primeiro e segundo graus através de translações e rotações de eixos.

Um outro fato importante é que o monge franciscano Marin Mersenne5, que vivia em Paris, interessado em Filosofia, Ciência e Matemática, formou um grupo de intelectuais que se reuniam freqüentemente. Estavam entre eles, Gilles Persone de Roberval6, Blaise Pascal, Girard Desargues, Pierre Gassendi7, e mesmo o inglês Thomas Hobbes, que estava sempre na França. O monge mantinha correspondência com diversas pessoas que desenvolviam trabalhos expressivos na época: na Itália com Galileu Galilei, Boaventura Cavalieri e Evangelista Torricelli; em Toulousse com Fermat; com Descartes, que na época morava na Holanda. Neste fantástico grupo, as grandes idéias e descobertas sempre transitavam e eram discutidas; Mersenne se encarregava de se fazer conhecer o conteúdo de suas correspondências ao grupo e transmitir tudo que circulava de novidade aos seus correspondentes. Descartes, muito antes de publicar o Discours de la méthode, em 1637, já tinha lido o manunscrito original do trabalho de Fermat, escrito em 1629. Como as informações circulavam através de Mersenne, este provavelmente, lhe encaminhou as idéias de Fermat, mesmo antes de Descartes ter oportunidade de ler a Introdução a lugares planos e sólidos (assunto para se refletir!).

Marin Mersenne

O trabalho de Fermat só foi publicado em 1679, após a sua morte, e o livro de Descartes em 1637. Este fato pode ter gerado a idéia de que Descartes, realmente, foi o criador da Geometria Analítica. Outro ponto, a ser destacado, é que Fermat utilizou a álgebra de Viète (1540-1603), o que fazia parecer sua obra não tão moderna como a de Descartes, uma vez que este introduziu diversas notações que ainda são usuais.8

Agora, você tem informações suficientes para ajudar a Geometria Analítica a encontrar o seu  verdadeiro Pai (!).

A partir desta pequena viagem pela História da Matemática, nos convencemos da importância  de se pesquisar fatos que, mesmo durante muitos séculos, são colocados como verdadeiros. E dentro da Educação e, também, no nosso dia-a-dia, cada um de nós deve começar refletir a respeito das palavras do próprio Descartes: “O bom senso é a coisa mais bem repartida deste mundo...” 9.  “Todavia é possível que me engane e que seja talvez um pouco de cobre e vidro o que tomo por ouro e diamantes”

 

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" Artigo publicado na Revista MatNews 2, 1998. p.48-51.

 

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1 No século XIV o estudo das mudanças, em geral, e do movimento, em particular, foram estudados nas universidades em Oxford e Paris. Em Merton College, Oxford, foi deduzida uma formulação para o movimento de velocidade com variação uniforme, que ficou conhecido como regra de Merton. A regra expressa em termos de tempo e distância, diz essencialmente que se um corpo se move com movimento uniformemente acelerado a distância coberta será igual à que seria percorrido por outro corpo que se deslocasse com movimento uniforme durante o mesmo intervalo de tempo com velocidade igual à do primeiro  no ponto médio do intervalo de tempo.  (Boyer, 1996, p. 178).

2 Boyer, 1994, p. 180-182.

3 IStruik, 1989, p.161-162.

4 Boyer acredita que mesmo que Descartes tivesse conhecimento da obra de Oresme, ele não conseguiu fazer qualquer relação entre a latitude de formas e a sua classificação das construções geométricas. (Boyer, 1996, p.237).

5 Mersenne (1588-1648) é autor de trabalhos na área de Física e Matemática.

6 Roberval, entre outros trabalhos, fez um estudo a ciclóide provando que a área sob um arco da curva é igual a três vezes a área do círculo gerador; em 1638, descobriu como traçar a tangente à curva em qualquer ponto.

7 Gassendi filósofo francês, foi um dos proponentes da teoria atomista. Defendia a idéia de que o Universo é formado por  minúsculas  partículas,  cujos  movimentos  e interações  podem ser  estudados e previstos matematicamente.

8 Usando a notação algébrica de Viète, Fermat escrevia em latim “D in A aequetur B in E”, o que hoje escreveríamos como Dx = By, para representar o caso mais simples de uma equação linear.

Descartes introduziu  uma  nova  notação para  as equações algébricas, usa as primeiras letras do  alfabeto,  a, b, c para designar as constantes e  x, y, z  para denotar as variáveis, notação preservada  até hoje.

9 In Discurso do Método, p.39.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

BOYER, Carl B. História da Matemática. 2. ed. Trad.Elza Furtado Gomide. São Paulo: Blücher, 1996.

DESCARTES, René. Discurso do método. Trad. João Cruz Costa. Rio de Janeiro: Ediouro, [s.d].                                              

EVES, Howard. História da Geometria. Trad. Hygino H. Domingues. São Paulo: Atual, 1992.

STRUIK, Dirk. História concisa das matemáticas. Lisboa: Gradiva, 1989.

A bolha de sabão em números

No século 19, o ale-mão Karl Weierstrass (1815-1897) conseguiu seu título de doutor honoris causa por desenvolver uma série de ferramentas matemáticas e dar maior rigor às provas de teoremas. Ele já tinha passado dos 40 anos, idade considerada tardia para descobertas matemáticas, e lecionava havia 14 anos no ensino secundário quando publicou seus trabalhos e foi reconhecido como um grande talento matemático. Logo em seguida, recebeu vários convites e escolheu lecionar na Universidade de Berlim. Sua fama de excelente professor atraía estudantes de todas as partes do mundo.


Os trabalhos de Weierstrass foram aplicados muito tempo depois pelo matemático brasileiro Celso Costa, da Universidade Federal Fluminense, que tentava descobrir em seu doutorado uma nova figura geométrica. Para chegar a ela, usou os estudos, particularmente funções, desenvolvidas pelo matemático alemão. O que Costa buscava era algo que vinha movimentando pesquisadores de todo o mundo por 200 anos: descrever matematicamente a forma de novas superfícies mínimas.


A idéia surgiu no começo dos anos 80, quando o brasileiro estava no cinema. "Eu assistia a um filme sobre escola de samba e um sambista desfilava com um bizarro chapéu de três abas. Naquele momento tive a inspiração crucial e final do modo como a figura geométrica da superfície que eu buscava se apresentava no espaço." No século 18, quando tiveram início as pesquisas sobre esse tema, foram descritas três superfícies mínimas: o plano, o catenóide e o helicóide (veja ilustração acima). Depois disso, ninguém descobriu mais nenhuma.

Alexandre Camanho



O material utilizado nos primeiros trabalhos era a película de sabão, que acabou sendo útil para a construção da teoria matemática sobre essas superfícies.E aquela mistura de água com sabão e a argola que se usa para soltar bolhas no ar ainda pode ser usada para explicar o que são superfícies mínimas. A película que se forma na argola antes que ela seja movimentada no ar é a primeira das superfícies mínimas: o plano. A segunda (catenóide) é obtida quando assopramos a argola e a película forma um bojo, antes de chegar a se fechar em bola. Devemos imaginar que a borda inicial formada pela argola seja mantida, ou seja, a superfície é limitada pelas duas bordas e vazada. A terceira (helicóide) é obtida se deformarmos a argola em forma de hélice. As formas que a película vai adquirir no espaço são as superfícies mínimas, ou as superfícies de menor área que cobre um determinado bordo (nesse caso, a argola).



A nova superfície descoberta em 1982 por Costa, (figura ao lado) que levou seu nome, teve grande repercussão no mundo da matemática por resolver um problema antigo. Muitos matemáticos tentavam provar a existência (ou não) de superfícies como a do brasileiro. Além disso, a partir dela, foi possível desenvolver técnicas que permitem hoje a solução de muitos outros problemas na área de superfícies mínimas. O trabalho acabou dando origem a uma série de pesquisas que resultaram na descoberta de novas superfícies, teoremas e novos problemas matemáticos.



Para cada superfície mínima existem equações que geram o objeto em três dimensões. Para as três primeiras figuras descobertas no século 18, as equações eram relativamente simples e facilmente relacionáveis com o objeto em 3D. Mas as equações da superfície Costa já apresentam muitas complicações para a visualização da figura em três dimensões. Então, a partir da descoberta do brasileiro, Hoffman e Meeks, dois americanos da Universidade de Massachusetts, fizeram a imagem computacional exata da superfície. Posteriormente, a descoberta do brasileiro acabou influenciando também o desenvolvimento da computação gráfica.



A superfície Costa tem a forma de um toro - como as bóias do tipo pneu que os banhistas usam para flutuar nas piscinas - com três buracos. Depois de visualizada por computador, foi a vez dessa curiosa superfície geométrica inspirar vários artistas pelo mundo, que acabaram ganhando prêmios com esculturas da superfície Costa, seja em material permanente - metal ou concreto - ou em blocos de gelo nos festivais de inverno dos países frios.

Fonte: Revista Galileu

Boole e a álgebra do Pensamento

          A lógica como ciência remonta a Aristóteles (384-322 a.C.), seu criador. No século XVII Descartes (1596 - 1650) e Leibniz (1646 - 1716) tencionaram dotá-la de padrões matemáticos, o que pressupõe uma simbologia e um cálculo formal próprios. O alcance dessa lógica seria universal, aplicável a todos os campos do conhecimento. Mas nenhum dos dois deixou sobre o assunto senão alguns escritos fragmentados. Inclusive a contribuição de Leibniz, embora específica, somente em 1901 se tornou conhecida.

          Assim é o marco inicial da lógica simbólica, embora Leibniz seja considerado seu fundador, está fincado no ano de 1847 com a publicação de Mathematical analysis of Logic de Gerge Boole (1815 - 1864) e Formal Logic de Augustus De Morgan (1806 - 1871).

          De família modesta, Boole nasceu em Lincoln, na Inglaterra. Sua instrução formal não passou dos graus básicos mas, dotado de grande inteligência, e vendo no conhecimento o caminho de seu gosto para ascender socialmente, enveredou pelo autoditadismo. De início aprendeu por si só o latim e o grego. Depois, como professor de uma escola elementar, resolveu ampliar seus conhecimentos de matemática, pondo-se a estudar, entre outras, obras clássicas de Laplace e Lagrange. O interesse pela lógica certamente derivou de seu relacionamento com De Morgan, de quem ficara amigo. Sua obra citada, embora não lhe trouxesse grande fama, propiciou-lhe, dois anos depois de publicada, uma nomeação de professor no recém-criado Queens College, em Cork, Irlanda.

          Em 1854 Boole lança sua obra prima, Investigation of the laws of thought (As leis do pensamento - como é usualmente conhecida), na qual elucida e amplia as idéias de 1847. A finalidade era ainda expressar simbolicamente as leis do pensamento, visando poder usar de maneira mais direta e precisa a dedução lógica.

         Boole procurava transformar certos processos elementares do raciocínio  em axiomas da lógica. A chamada álgebra dos conjuntos ou álgebra do Boole, introduzida por ele  em As leis do pensamento, dá bem uma idéia disso. Boole usava letras x, y, z ... para indicar as partes (sub-conjuntos) de um conjunto tomado como universo. Se x e y denotavam duas dessas partes, o que hoje chamamos de interseção e união, Boole indicava por xy e x + y, respectivamente. (Os símbolos atuais de união e interseção são devidos a Giuseppe Peano (1858 - 1932).) Na verdade, as uniões consideradas por Boole pressupunham partes disjuntas; a generalização, para o conceito atual, é devida a W.S.Jevons (1835-1882).

          Assim, sendo óbvio para o espírito que xy = yx e x + y = y + x, (xy)z = x(yz) e x + (y + z) = (x + y) + z e x(y + z) = xy + xz, essas leis foram tomadas como axiomas de sua álgebra. Até aí não há diferença entre as álgebras usuais e a de Boole, sob o aspecto estrutural. Mas nesta última há leis particulares como x² = xx = x e x + x = x. Ou ainda, simbolizando por 1 o conjunto universo (notação de Boole): 1 + 1 = 1.

          Um exemplo menos imediato envolve a lei do terceiro excluído. Por exemplo, se 1 indica o conjunto de todos os seres vivos e x o conjunto de gatos, como 1 - x era para Boole o complemento de x, então x + (1 - x) = 1 traduz a lei referida: todo ser vivo ou é gato ou não é gato.

          Não passou despercebida a Boole a semelhança entre a álgebra dos conjuntos e das proposições. Assim é que para duas proposições p e q indicava por pq a conjunção "p e q" e por p + q a disjunção "p ou q". A afirmação x = 1 significa , nesse contexto, que x é verdadeira e x = 0 que x é falsa. Mas Boole não foi longe com esse assunto.

          Porém já tinha feito o bastante para ser considerado pelo grande matemático e filósofo galês deste século, Betrand Russel, como descobridor da matemática pura.

Por Hygino H. Domingues.

Fonte: Fundamentos da Matemática Elementar Vol. 1.

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Bem pessoal, estaremos postando alguns textos contidos na coleção Fundamentos da Matemática Elementar. Deu um pouquinho de trabalho para digitar, mas, fazemos isso porque gostamos.

E espero que vocês também gostem de ler.

Obrigado por nos visitar.

Clave de Pi - " O conhecimento é a harmonia da vida."

    

A maior estrela do Universo

Muito maior, mais pesada, mais quente e cerca de 10 milhões de vezes mais luminosa do que o Sol, a R136a1 foi encontrada em uma galáxia vizinha

Uma equipe de astrônomos britânicos e alemães descobriu o que pode ser a maior estrela já vista no Universo. A enorme bola de gás flamejante flutuando em uma galáxia vizinha, a 165 mil anos-luz da Via Láctea, tem uma massa 265 vezes maior que a do Sol, com um diâmetro 30 vezes maior e luminosidade cerca de 10 milhões de vezes mais intensa. "Essa pode ser a mais pesada estrela já descoberta", afirma o astrofísico que lidera a equipe de cientistas, Paul Crowther.

Batizada de R136a1, a estrela foi encontrada quando a equipe estudava detalhadamente dois aglomerados de estrelas, o NGC3603 e o RMC136 - o agrupamento onde está a estrela colossal -, usando o Telescópio Muito Grande (VLT, sigla em inglês), localizado no Havaí, bem como dados capturados pelo telescópio espacial Hubble.

O grupo NGC3603 é chamado pelos astrônomos de "fábrica cósmica", onde as estrelas se formam a partir de nuvens extensas de gás e poeira, localizadas a 22 mil anos-luz de distância do Sol. Já o aglomerado RMC136 (normalmente chamado de R136) é outro grupo de jovens estrelas massivas e quentes, que está localizado dentro da Nebulosa da Tarântula, em uma das galáxias vizinhas, a Grande Nuvem de Magalhães.

A equipe encontrou várias estrelas com temperaturas de superfície sete vezes mais quentes (40 mil graus) que o Sol, algumas dezenas de vezes maiores e milhões de vezes mais brilhantes.

A equipe de Crowther afirma, porém, que a estrela R136a1, encontrada no grupo R136, além de ser a maior, é também a mais luminosa e quente. A temperatura medida na superfície da R136a1 foi de cerca de 53 mil graus. "Para efeito de comparação, a temperatura da superfície do Sol é de 5,8 mil graus. Ou seja, a R136a1 é nove vezes mais quente que o Sol", disse o líder do estudo.

Se a R136a1 fosse posta no sistema solar, ela ofuscaria o Sol tanto quanto ele ofusca a Lua. Além disso, sua massa elevada reduziria a duração do ano terrestre a três semanas e banharia a Terra intensamente com radiação ultravioleta, tornando a vida no planeta impossível. "Essas estrelas superpesadas são extremamente raras, formadas apenas no interior dos aglomerados mais densos", explica Crowther.

Segundo os cientistas, é pouco provável que exista algum planeta orbitando ao redor dessas estrelas, já que elas têm uma curta vida em relação à formação dos planetas. "A razão para isso é de que os planetas levam bilhões de anos para se formar, enquanto uma única estrela vive 2,5 milhões de anos. Então, antes de qualquer planeta se formar, a estrela já terá explodido", explicou ao Correio o membro da equipe Olivier Schnurr, do Instituto de Astrofísica de Potsdam, na Alemanha.

Ao nascer, a R136a1, segundo observaram os cientistas, tinha uma massa 320 vezes maior que a do Sol, o dobro do atual limite aceito. "Acreditávamos que o limite era de 150 vezes a massa do Sol. Agora sabemos que isso é em torno de 300 vezes a massa solar", disse Schnurr. Dentro do aglomerado R136, apenas quatro estrelas pesavam mais de 150 massas solares ao nascer.

Contudo, o fato da massa atual da R136a1 ser de 265 vezes maior que a do Sol se dá porque esse tipo de estrela nasce muito pesada e vai perdendo peso ao envelhecer. "A idade média de uma estrela é de 2,5 mil anos. A R136a1 já tem 1.750 anos", informa Schnurr.

Crowther complementa dizendo que a R136a1 está na meia-idade e já sofreu um intenso processo de perda de peso, o equivalente a 50 massas solares. "Estrelas muito maciças têm a luminosidade elevada em relação à massa, e assim, produzem ventos muito poderosos, que levam embora sua massa."

Os cientistas são reticentes em relação à possibilidade de existência de outras estrelas maiores que a descoberta. "Se elas existem, devem ser extremamente raras e levará um longo tempo para encontrá-las. No entanto, acreditamos que as estrelas não podem tornar-se maiores que a R136a1", alega Oliver Schnurr.

Fonte: Jornal da Ciência

O Universo acelerado, artigo de Marcelo Gleiser

"Poucos físicos imaginariam uma teoria em que o cosmo é dominado pela energia do espaço vazio"

Marcelo Gleiser é professor de física teórica no Dartmouth College, em Hanover (EUA). Artigo publicado na "Folha de SP":

Quando alguém me diz que não existem surpresas em ciência, penso sempre na descoberta da aceleração cósmica. Em 1998, dois grupos de astrônomos pesquisavam supernovas em galáxias distantes. Supernovas, é bom lembrar, são explosões extremamente dramáticas que marcam os momentos finais de estrelas com massas muito altas (as de tipo II) ou as que existem em pares, onde uma absorve a massa da outra (as de tipo I).

As supernovas que interessavam aos astrônomos eram as de tipo I. Essas explosões são todas parecidas, como se fossem o mesmo tipo de fogos de artifício: quando se vê uma se vê todas. Isso permite aos astrônomos determinar distâncias até as estrelas e, portanto, até as galáxias que as abrigam. Supernovas são como marcos cósmicos que podem ser usados para determinar distâncias de milhões de anos-luz.

Ao examinar a luz proveniente das supernovas, ambos os grupos determinaram que as galáxias se afastavam de nós com velocidades bem maiores do que o esperado.

Claro, sabia-se já que o Universo em expansão implica no afastamento das galáxias. Mas até então, este afastamento ocorria com uma velocidade proporcional à distância. O que se observou foi um distanciamento acelerado, bem mais rápido do que o esperado. O Universo, parece, está com pressa de crescer.

Qual poderia ser a causa disso?

Einstein, em 1917, havia mostrado que era possível criar uma aceleração cósmica com a inserção de um termo extra em suas equações que descrevem a geometria do Universo.

Ele não explicou de onde vinha esse termo, que ficou conhecido como "constante cosmológica". Seu efeito, literalmente, é criar uma espécie de repulsão no espaço, que cresce exponencialmente rápido.

Com a física moderna, a origem desse termo ficou mais clara. Segundo a física quântica, que descreve o comportamento de átomos e partículas subatômicas, nada é absolutamente estável: tudo vibra, especialmente as menores partículas de matéria. Dado que o movimento está relacionado com a energia, essa vibração intrínseca implica que não existe uma energia zero: mesmo no espaço vazio existe uma vibração, onde partículas de matéria podem surgir do "nada" e retornar a esse nada como bolhas numa sopa em permanente ebulição. Ou seja, na física moderna, o vácuo não é vazio.

Apesar de ainda não conhecermos a causa da expansão acelerada do Universo, temos um nome para ela: energia escura. Sabemos que ela corresponde à 73% da energia total que preenche o cosmo, sendo portanto sua contribuinte mais importante. Muito mais do que a matéria comum, feita de prótons e elétrons, que contribui em apenas 4%.

Seria realmente fascinante se a energia escura fosse de fato consequência da energia do vácuo: neste caso, o nada determinaria o comportamento do Universo.

Retornando ao tema inicial, antes de 1998 poucos físicos iriam supor que o Universo seria dominado pela energia do vazio ou algo semelhante. A descoberta foi submetida a um escrutínio detalhado, como deve sempre ocorrer em ciência. E tudo indica que a energia escura está aqui para ficar. O que prova que o cosmo é muito mais estranho do que poderíamos imaginar.

Brasileiros sequenciam DNA humano completo

Bem, esse artigo não é do mesmo feitio que os outros que comumente publicamos aqui, voltados para as ciências exatas, contudo, achamos que vale a pena postar essa conquista brasileira, afinal de contas, ciência é ciência, independente de sua área...
Análise de genoma de câncer, dez anos após de bactéria, recoloca ciência do país em evidência

Pesquisadores brasileiros sequenciaram, pela primeira vez no país, o genoma humano completo. O feito coincide com os dez anos do projeto que desvendou o DNA da bactéria Xylella fastidiosa e iniciou a pesquisa genômica no Brasil.

Na realidade, os cientistas sequenciaram dois genomas completos: o de uma célula tumoral e o de um linfócito sadio - célula de defesa do sangue. Ambos vieram da mesma pessoa, uma mulher indiana de 61 anos com câncer de mama. O objetivo foi identificar diferenças no DNA que ajudem a entender a doença.

O Instituto Ludwig de Pesquisa sobre o Câncer, em São Paulo, coordenou o estudo. As amostras vieram de um banco de células em Nova York. O Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC), em Petrópolis (RJ), sequenciou os dois tipos de células e gerou dados que permitiram a identificação de mutações pontuais.

Uma filial do Ludwig em San Diego, na Califórnia, também realizou o sequenciamento completo, mas produziu informações para o estudo de rearranjos nos cromossomos.

As sequências geradas nos dois centros foram enviadas para a unidade paulistana do Ludwig, que realizou uma análise minuciosa. Os resultados serão publicados em uma revista científica internacional.

"Um dos motivos pelos quais escolhemos o câncer de mama é sua prevalência entre as mulheres brasileiras", explica Anamaria Camargo, coordenadora do estudo, que recebeu cerca de R$ 2 milhões em financiamento dos Ministérios da Saúde e da Ciência e Tecnologia, por meio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). O Ludwig aportou quantia semelhante.

"Esta é uma pesquisa de fronteira. Semelhante à realizada pelos principais grupos que estudam genômica do câncer no mundo", afirma o inglês Andrew Simpson, diretor científico do Instituto Ludwig mundial.

Até agora, só foram publicados nove artigos sobre o genoma do câncer. Todos a partir de dezembro. O estudo brasileiro será o décimo e o primeiro a comparar o DNA completo de um tumor com o de uma célula sadia.

O comentário de Simpson recorda a repercussão internacional do sequenciamento da Xylella, quando o País apareceu na vanguarda da pesquisa biotecnológica mundial.

"Samba, futebol e... genômica. A lista de coisas pelas quais o Brasil é renomado se tornou, de repente, mais longa", afirmava um artigo publicado há dez anos na revista britânica The Economist. O editorial da revista Nature de 13 de julho de 2000 apontava que o sequenciamento da Xylella "confirmava a determinação brasileira de ingressar na era pós-genômica ombro a ombro com cientistas dos países ricos".

E as semelhanças nos elogios dirigidos aos dois projetos - Xylella e câncer - não são mera coincidência. Simpson coordenou o Projeto Xylella no Brasil. "Teve um impacto imenso na minha carreira", afirma. Anamaria ainda tem sobre a mesa uma placa comemorativa do Fundo de Defesa da Citricultura (Fundecitrus) pela ajuda que prestou no sequenciamento da bactéria.

Interessados na genômica do câncer, Simpson e Anamaria ingressaram em um projeto que sequenciou o DNA de uma praga dos laranjais. Como a maioria dos 35 grupos que participaram do projeto, não queriam estudar uma bactéria, mas aprender a revelar as letras químicas que constituem o código genético - idênticas para todos os seres vivos.

"O Projeto Xylella atingiu plenamente seu objetivo principal: formar pesquisadores capazes de utilizar as ferramentas de sequenciamento", afirma Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor científico da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), entidade responsável pelo projeto, lançado em 14 de outubro de 1997, que exigiu investimento de US$ 15 milhões. Cerca de 200 pesquisadores participaram da iniciativa.

O sequenciamento completo do genoma humano para estudo do câncer é um dos frutos - provavelmente o mais recente - de uma das iniciativas mais fecundas da ciência brasileira. "O Projeto Xylella foi o pontapé inicial de tudo o que foi feito com genoma no Brasil desde então", aponta Ana Tereza Ribeiro de Vasconcelos, pesquisadora do Laboratório de Bioinformática do LNCC e coordenadora da Rede Nacional de Sequenciamento de DNA.

Com o Projeto Xylella, a Fapesp criou uma rede que serviu para sequenciar outros organismos, como a bactéria Xanthomonas (responsável pelo cancro cítrico), parte do genoma da cana-de-açúcar e células de alguns tipos de tumores. A rede recebeu o nome de Onsa, abreviatura em inglês para Organização para Sequenciamento e Análise de Nucleotídeos, uma brincadeira com o TIGR (Instituto para Pesquisa Genômica, cuja pronúncia é "tigre" em inglês), iniciativa criada pelo pesquisador e empresário americano Craig Venter.

A Onsa já foi dissolvida, mas, em 2000, surgiu a rede nacional que, em boa medida, utiliza uma estrutura semelhante, com pesquisadores espalhados por laboratórios em universidades de vários Estados do País. Atualmente, há dezenas de projetos para sequenciar organismos tão diferentes quanto o mosquito transmissor da malária e bactérias que fixam nitrogênio no solo.

Empresas são herança do Projeto Xylella

Novo empreendimento vai ajudar institutos de pesquisas que, antes, sequenciavam material biológico no exterior

Há dois meses surgiu a primeira empresa da América Latina que oferece sequenciamento completo de genomas, além de outros serviços relacionados à análise de DNA e de expressão gênica. Chama-se Helixxa e fica em Campinas, a 85 quilômetros de São Paulo. O empreendimento deverá ajudar empresas brasileiras e institutos de pesquisa que, sem acesso a plataformas de última geração, precisam enviar amostras de material biológico para serem sequenciados fora do País.

A Helixxa representa também um fruto indireto do projeto de sequenciamento da bactéria Xylella fastidiosa. O pesquisador da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e fundador da Helixxa, João Bosco Pesquero, também participou do Projeto Xylella. "Hoje, com as novas tecnologias, poderíamos sequenciar a Xylella em três dias por R$ 3 mil", compara Pesquero. "Na época, gastamos US$ 15 milhões e quase três anos."

A poucos metros da Helixxa, há outras três empresas que também devem sua origem, direta ou indiretamente, ao genoma da Xylella.

Não por acaso, a empresa Allelyx - iniciativa voltada para o desenvolvimento de plantas agrícolas geneticamente modificadas - recebeu seu nome da inversão das letras que formam o nome da bactéria. A Allelyx foi fundada por cinco pesquisadores que participaram do Projeto Xylella. Já a CanaVialis realiza melhoramento genético de cana-de-açúcar sem o recurso à transgenia. A Amyris, por sua vez, utiliza leveduras geneticamente modificadas para produzir diesel, ao invés de álcool, a partir do açúcar.

Na origem das três empresas está o trabalho do biólogo Fernando Reinach, idealizador do sequenciamento da Xylella. Ele deixou o cargo de pesquisador na Universidade de São Paulo (USP) para dirigir a Votorantim Novos Negócios, empresa que financiou as três iniciativas. "A ideia era investir em uma área em que o Brasil possui uma liderança indiscutível: biocombustíveis", diz Reinach, colunista do Estado.

Em novembro de 2008, o Grupo Monsanto adquiriu a Allelyx e a CanaVialis por US$ 290 milhões. As duas empresas tornaram-se o principal polo de pesquisa e desenvolvimento em biocombustíveis da Monsanto.

"Esse foi outro resultado muito positivo do Projeto Xylella: a criação de empresas de desenvolvimento tecnológico, algo raro no Brasil", aponta José Fernando Perez, que era diretor científico da Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) durante o projeto.

Perez foi professor do Instituto de Física da USP. Decidiu investir na biotecnologia. Em 2004, deixou a diretoria científica da Fapesp e participou da criação da Recepta Biopharma. A empresa, associada ao Instituto Ludwig de Pesquisa sobre o Câncer, desenvolve anticorpos monoclonais para tratamento de tumores. Já tem ótimos candidatos em testes clínicos.

Gargalo. O pesquisador da Unicamp Paulo Arruda, que participou da criação da Allelyx, sublinha a necessidade de criar mecanismos para tornar mais comum a criação de empresas de desenvolvimento científico a partir de pesquisas acadêmicas. Ele também alerta para um possível gargalo nas pesquisas envolvendo DNA no País: a bioinformática.

João Meidanis, que coordenou a rede computacional do Projeto Xylella ao lado de João Carlos Setubal, criou uma empresa de bioinformática chamada Scylla, pioneira no País. Mas acredita que os estudantes de computação só manifestarão interesse por bioinformática quando a demanda refletir uma valorização dos profissionais, com remuneração mais alta.

"O salário em outras áreas da computação ainda é mais atraente", afirma. Anamaria Camargo, do Instituto Ludwig, acredita que um bom caminho seria treinar profissionais da biologia nas ferramentas computacionais.

João Kitajima, que também auxiliou na bioinformática do Projeto Xylella, participa hoje da criação de uma área de bioinformática no Instituto Israelita de Ensino e Pesquisa Albert Einstein. O hospital adquiriu um sequenciador que deverá entrar em funcionamento até o próximo mês. Luiz Vicente Rizzo, superintendente da instituto, afirma que o equipamento poderá ser usado também por pesquisadores de universidades.

Fonte: Jornal da Ciência